Nach der Marienerscheinung von 1917 wurde ab 1928 die Basilika im neobarocken Stil erbaut. Sie steht an der Stelle, an der die Hirtenkinder am 13. Mai 1917 im spiel eine kleine Mauer bauten, als sie das Licht sahen, das sie für ein Gewitter hielten.

Die drei Hirtenkinder wurden später in der Kirche beigesetzt. Das Grab von Francisco Marto befindet sich im rechten Querschiff, die Gräber von Lucia dos Santos und Jacinto Marto liegen im linken Querschiff. Johannes Paul 2. sprach Jacinto und Francisco Marto am 13. Mai 2000 selig. Anlässlich des 100. Jahrestages der Erscheinung besuchte Papst Franziskus am 13. Mai 2017 Fatima und sprach dabei Jacinto und Francisco Marto heilig.