13 сентября на поле собралась толпа до тридцати тысяч человек. Об этом явлении осталось много документальных свидетельств. Пречистая Дева вновь явилась только детям, однако все увидели знак Её прибытия: при безоблачном небе в воздухе медленно и величественно плыл с востока на запад светящийся лучезарный шар. Когда же беседа Пречистой с детьми закончилась, тот же шар поплыл в обратном направлении. Затем на глазах у всех белое облако окутало зеленый дуб, а неба посыпался дождь из белых лепестков, которые медленно падали и таяли в воздухе, не достигая земли. Это последнее явление наблюдалось неоднократно и позже, во время паломничеств в Фатиму, и было сфотографировано.
13 октября на поле находилось до семидесяти тысяч человек. Уже три дня не переставая шел дождь, все промокли до костей. В полдень все опустились на колени, в грязь, под дождем. Лусия вздрогнула, и воскликнула: "Вот Она! Вот Она!" Окружавшие увидели, как детей около дерева окутало белое облачко, потом поднялось в воздух и рассеялось. Все время, пока Лусия говорила с "Прекрасной Дамой", это явление повторилось три раза. Теперь Она, как и обещала при первой встрече, открыла детям свое настоящее небесное имя, – Богородица, – и подтвердила то, что говорила ранее, что война скоро кончится и солдаты вернутся домой.
Внезапно дождь прекратился и непроницаемые с самого утра облака вдруг рассеялись. Над головами засияло солнце, но вид его был удивителен. Оно было подобно серебряному кругу, на который можно было смотреть не щурясь. При этом диск был окружен сверкающей короной, настолько яркой, что самый диск теперь казался потемневшим, как это бывает во время солнечного затмения. И вдруг само солнце задрожало, закружилось наподобие огненного колеса, бросая во все стороны снопы яркого света, принимавшего поочередно различную окраску. Небо, земля, деревья, скалы, дети, огромная толпа народа и каждый в отдельности, – все поочередно окрашивалось во все цвета радуги, становясь то красным, то желтым и оранжевым, то зеленым, синим, фиолетовым. Это явление продолжалось несколько минут. На какое-то мгновение небесное светило остановилось, но затем возобновило свою световую пляску. Снова остановилось, и снова небесный фейерверк засиял с необыкновенной силой. И вдруг все увидели, что солнце как бы отделилось от неба и зигзагообразными скачками устремилось на них, излучая сильное тепло. Люди кричали, молились, взывали к Богу: "Помилуй мя, Боже!", – вскоре этот вопль стал господствовать. Между тем солнце, внезапно остановившись во время своего головокружительного падения, зигзагообразно поднялось на небо и, мало-помалу стало сиять своим обычным светом среди яркого неба. Толпа поднялась с колен. "Пляска солнца" продолжалась минут десять. Ее видели все: верующие и неверующие, крестьяне и горожане, люди науки и невежды, бесхитростные свидетели и профессиональные журналисты… Следствие, произведенное позже церковными властями, установило, что такое небывалое движение солнца наблюдалось за пять и более километров от этого поля. Установлен был и другой поразительный факт: промокшие до нитки люди заметили, тотчас после прекращения явления их одежда оказалась абсолютно сухой.
О небывалой "пляске солнца", свидетелями которой стали не менее 70-ти тысяч людей, было напечатано во всех значительных Лиссабонских газетах, независимо от их направления. Осталось много фотоснимков этого явления. Интересно, что те атеисты и антирелигиозники, которые наблюдали события в Фатиме, оказались по крайней мере поколебленными. Тогда как те представители католической печати, которые не были очевидцами, продолжали проявлять сугубую осторожность. Однако в целом общий первоначальный скепсис многих был сломлен…
До 1931 года католическая церковь была настроена к чуду Фатимы очень осторожно, были даже попытки запрещения "нового культа".
13 мая 1931 года португальские епископы первый раз официально и соборно посетили Фатиму. Паломников при этом было триста тысяч человек. Папа Пий ХII в октябре 1942 направляет послание паломникам в Фатиму
Сама Лусия – главная свидетельница явления Богородицы позже написала, почему она в 1937году в возрасте 30 лет решила открыть прежние тайны: "Мне кажется, что я могу это сказать, потому что я на это получила разрешение свыше. И представители Бога на земле это тоже разрешили мне несколько раз. В 1917 году Бог велел мне молчать – и это повеление было мне тогда подтверждено теми, кто – для меня – были его представителями… Будет так, как Богу угодно. Для меня было бы великим счастьем молчать". Между 1937 и 1941 годом Лусия написала несколько "тетрадей" о событиях 1917 года, свидетельствующих о замечательной точности ее памяти. Но и до сих пор из написанного Лусией не все опубликовано. Между тем только в 1940 году, из тетрадей Лусии, епископам стало известно о желании Богородицы посвятить её сердцу Россию.