Devido ao facto de os pastorinhos terem revelado que a Virgem Maria iria fazer um milagre neste dia para que todos acreditassem, estavam presentes na Cova da Iria cerca de 50 mil pessoas, segundo os relatos da época. Chovia com abundância e a multidão aguardava as três crianças nos terrenos enlameados da serra. Lúcia assim descreve estes acontecimentos na Memória IV: "Saímos de casa bastante cedo, contando com as demoras do caminho. O povo era em massa. A chuva, torrencial. Minha mãe, temendo que fosse aquele o último dia da minha vida, com o coração retalhado pela incerteza do que iria acontecer, quis acompanhar-me. Pelo caminho, as cenas do mês passado, mais numerosas e comovedoras. Nem a lamaceira dos caminhos impedia essa gente de se ajoelhar na atitude mais humilde e suplicante. Chegados à Cova de Iria, junto da carrasqueira, levada por um movimento interior, pedi ao povo que fechasse os guarda-chuvas para rezarmos o terço. Pouco depois, vimos o reflexo da luz e, em seguida, Nossa Senhora sobre a carrasqueira.
Lúcia: - Que é que Vossemecê me quer? Nossa Senhora: – Quero dizer-te que façam aqui uma capela em Minha honra, que sou a Senhora do Rosário, que continuem sempre a rezar o terço todos os dias. A guerra vai acabar e os militares voltarão em breve para suas casas. - Eu tinha muitas coisas para Lhe pedir: se curava uns doentes e se convertia uns pecadores, etc. - Uns, sim; outros, não. É preciso que se emendem, que peçam perdão dos seus pecados. E tomando um aspecto mais triste: – Não ofendam mais a Deus Nosso Senhor que já está muito ofendido. E abrindo as mãos, fê-las reflectir no Sol. E enquanto que se elevava, continuava o reflexo da Sua própria luz a projectar-se no Sol."
Neste momento, Lúcia diz para a multidão olhar para o sol, levada por um movimento interior que a isso a impeliu. "Desaparecida Nossa Senhora, na imensa distância do firmamento, vimos, ao lado do sol, S. José com o Menino e Nossa Senhora vestida de branco, com um manto azul." Era a Sagrada Família.
"S. José com o Menino pareciam abençoar o Mundo com uns gestos que faziam com a mão em forma de cruz. Pouco depois, desvanecida esta aparição, vi Nosso Senhor acabrunhado de dôr a caminho do Calvário e Nossa Senhora que me dava a ideia de ser Nossa Senhora das Dores." Lúcia via apenas a parte superior do corpo de Nosso Senhor e Nossa Senhora não tinha a espada no peito "Nosso Senhor parecia abençoar o Mundo da mesma forma que S. José. Desvaneceu-se esta aparição e pareceu-me ver ainda Nossa Senhora, em forma semelhante a Nossa Senhora do Carmo, com o Menino Jesus ao colo."
Enquanto os três pastorinhos eram agraciados com estas visões (apenas Lúcia viu os três quadros, Jacinta e Francisco viram somente o primeiro), a maior parte da multidão presente observou o chamado Milagre do Sol. A chuva que caía cessou, as nuvens entreabriram-se deixando ver o Sol, assemelhando-se a um disco de prata fosca, podia fitar-se sem dificuldade sem cegar. A imensa bola começou a girar vertiginosamente sobre si mesma como uma roda de fogo. Depois, os seus bordos tornaram-se escarlates e deslizou no céu, como um redemoinho, espargindo chamas vermelhas de fogo. Essa luz refletia-se no solo, nas árvores, nas próprias faces das pessoas e nas roupas, tomando tonalidades brilhantes e diferentes cores. Animado três vezes por um movimento louco, o globo de fogo pareceu tremer, sacudir-se e precipitar-se em ziguezague sobre a multidão aterrorizada. Tudo durou uns dez minutos. Finalmente, o Sol voltou em ziguezague para o seu lugar e ficou novamente tranquilo e brilhante. Muitas pessoas notaram que as suas roupas, ensopadas pela chuva, tinham secado súbitamente. Tal fenómeno foi testemunhado por milhares de pessoas, até mesmo por outras que estavam a quilómetros do lugar das aparições. O relato foi publicado na imprensa por diversos jornalistas que ali se deslocaram e que foram também eles, testemunhas do milagre.
O ciclo das aparições em Fátima tinha terminado.
