La Chapelle des Apparitions est le cœur du Sanctuaire de Fátima. Elle a été construite en 1919, deux ans après la demande de Notre-Dame de Fátima : "Je veux que vous construisiez ici une chapelle en mon honneur". La première messe a eu lieu le 13 octobre 1921.
Le piédestal où est posée la Statue de la Notre-Dame de Fátima, marque exactement l’endroit du petit chêne (disparu, car par dévotion, les premiers pèlerin l’ont emmené par des petits bouquets), qui faisait un peu plus d’un mètre de hauteur et sur lequel est apparue Notre-Dame aux pastoureaux les 13 mai, juin, juillet, septembre et octobre 1917.
L'histoire de la chapelle des Apparitions est profondément liée à la dévotion d'une personnalité locale, Maria Carreira, qui a consacré sa vie à la protection de la chapelle des Apparitions. En 1922, lorsque la chapelle a été dynamitée, Maria Carreira avait chez elle l'image de Notre-Dame de Fátima. Tous les soirs, elle ramenait l'image chez elle, afin d'en assurer la sécurité. Elle fut la première personne à recueillir des dons pour le futur sanctuaire de Fátima. La chapelle des apparitions est devenue le projet de sa vie et elle mérite donc d'être rappelée dans l'histoire fascinante de Fátima.
En 1982 fut construit ce grand auvent et inauguré par le Pape Jean Paul II, lors de sa visite le 12 mai de cette même année. En 1988, année mariale, le plafond de cet auvent a été doublé en pin provenant de Russie, nord de la Sibérie. Ce bois a été choisi par sa légèreté et sa durabilité.
La chapelle d’origine, garde ses lignes d’Hermitage populaire, malgré les légères réparations tout au long des années.
La statue originale a été offerte en 1920 par Gilberto Fernandes dos Santos, le premier grand commerçant de la région, selon les instructions du berger Lúcia. Cette sculpture en cèdre brésilien porte la signature de José Ferreira Thedim. Elle mesure 1 mètre et 37 cm de haut et pèse 19 kg.
Le 13 mai 1920, l'image de Notre-Dame de Fátima a été bénie dans l'église paroissiale de Fátima par le révérend António de Oliveira Reis, archiprêtre de Torres Novas. La statue a été intronisée dans la chapelle le 13 juin de la même année. Elle a été couronnée solennellement le 13 mai 1946 par le cardinal Bento Aloisi Masella, légat du pape.
La couronne d'or a été offerte par un groupe de femmes portugaises le 13 octobre 1942, en remerciement de la non-participation du Portugal à la Seconde Guerre mondiale. Elle pèse 1200 grammes et contient 313 perles et 2679 pierres précieuses. Elle est incrustée de la balle offerte par Jean-Paul II lors de l'attentat de Rome du 13 mai 1981, en signe de reconnaissance à la Vierge Marie qui lui a sauvé la vie.
Le 5 août 2023, lors des Journées Mondiales de la Jeunesse, aux pieds de Notre-Dame de Fátima, le Pape François, après un long silence, a dédié une prière à Notre-Dame de Fátima : "Nous te consacrons l'Église et le monde, en particulier les pays en guerre". Un long silence qui reprend la voix de millions de personnes, unies par le désir d'effacer toutes les guerres.