De repente, viram uma luz brilhante; julgando ser um relâmpago, decidiram ir-se embora, mas, logo abaixo, outro clarão iluminou o espaço, e viram em cima de uma pequena azinheira (onde agora se encontra a Capelinha das Aparições), uma “Senhora mais brilhante que o sol”, de cujas mãos pendia um terço branco.
A Senhora disse aos três pastorinhos que era necessário rezar muito e convidou-os a voltarem à Cova da Iria durante mais cinco meses consecutivos, no dia 13 e àquela hora. As crianças assim fizeram, e nos dias 13 de Junho, Julho, Setembro e Outubro, a Senhora voltou a aparecer-lhes e a falar-lhes, na Cova da Iria. A 19 de Agosto, a aparição deu-se no sítio dos Valinhos, a uns 500 metros do lugar de Aljustrel, porque, no dia 13, as crianças tinham sido levadas pelo Administrador do Concelho, para Vila Nova de Ourém. Na última aparição, a 13 de Outubro, estando presentes cerca de 70.000 pessoas, a Senhora disse-lhes que era a “Senhora do Rosário” e que fizessem ali uma capela em Sua honra. A sexta aparição de Nossa Senhora em Fátima aconteceu no dia 13 de Outubro de 1917. Debaixo de uma forte chuva, a Cova da Iria tornou-se palco do mais belo espetáculo atmosférico, jamais visto até hoje. Depois da aparição, todos os presentes observaram o milagre prometido às três crianças em Julho e Setembro: o sol, assemelhando-se a um disco de prata, podia fitar-se sem dificuldade e girava sobre si mesmo como uma roda de fogo, parecendo precipitar-se na terra.
Posteriormente, sendo Lúcia religiosa de Santa Doroteia, Nossa Senhora apareceu-lhe novamente em Espanha (10 de Dezembro de 1925 e 15 de Fevereiro de 1926, no Convento de Pontevedra, e na noite de 13/14 de Junho de 1929, no Convento de Tuy), pedindo a devoção dos cinco primeiros sábados (rezar o terço, meditar nos mistérios do Rosário, confessar-se e receber a Sagrada Comunhão, em reparação dos pecados cometidos contra o Imaculado Coração de Maria) e a Consagração da Rússia ao mesmo Imaculado Coração. Este pedido já Nossa Senhora o anunciara em 13 de Julho de 1917, na parte já revelada do chamado “Segredo de Fátima”. Anos mais tarde, a Irmã Lúcia conta ainda que, entre Abril e Outubro de 1916, tinha aparecido um Anjo aos três videntes, por três vezes, duas na Loca do Cabeço e outra junto ao poço do quintal da casa de Lúcia, convidando-os à oração e penitência.
O milagre do sol, foi uma resposta de Nossa Senhora ao povo que pedia um sinal aos Pastorinhos para que eles acreditassem de fato nas aparições, pelo facto que apenas Lúcia falava, via e ouvia Nossa Senhora. Já, Francisco ouvia mas não via, e Jacinta apenas via, mas não ouvia.
Como Francisco faleceu em 1919 e Jacinta em 1920, Lúcia passou a ser então, a única vidente dos três Pastorinhos com a missão de levar as mensagens de Nossa Senhora até os confins da terra. 
