Třetí zjevení a poselství
Při třetím zjevení 13. července 1917 proběhlo všechno jako obvykle, jen počet věřících a zvědavců se rozrostl na čtyři až pět tisíc. Tajemná paní nakonec řekla:
"Přicházejte i nadále každý měsíc na toto místo. V říjnu vám řeknu, kdo jsem a co si přeji. Učiním zázrak, který uvidí všichni, aby uvěřili."
Tímto byla poprvé oznámena velká událost, která Fatimu proslavila jako jedno z nejvýznamnějších míst novodobých zjevení.
Nato dětem sdělila tři poselství, která si zpočátku měly ponechat pro sebe. První dvě byla zveřejněna už v roce 1943.

Takzvané "třetí, tajné poselství z Fatimy", drží římskokatolická církev dodnes v tajnosti. To, co bylo letos ve Fatimě zveřejněno, neodpovídá pravdě!

Lucia v roce 1942 řekla:
"Maria během hovoru rozevřela dlaně stejně jako při obou minulých zjeveních. Proud světla jako by pronikal zemí, viděli jsme něco jako moře podzemních plamenů. Uviděli jsme ďábly a ubohé duše, poletující podobné žhavým uhlíkům, křičící v plamenech bolestí a zoufalstvím. Ďáblové měli podobu strašlivých neznámých zvířat, byli ale průhlední a černí."
Dá-li se po nejnovějších zkušenostech ještě vůbec věřit církevnímu záznamu Luciiny výpovědi z roku 1942, byla první část poselství varováním před druhou světovou válkou. Druhá část se podle tehdejšího názoru "dotýkala interních církevních záležitostí".
Ani tentokrát nikdo z přihlížejících zjevení neviděl. Všichni si však poprvé povšimli malého bílého obláčku, obklopujícího děti. Vznášel se nad místem zjevení. Všichni rovněž zaznamenali značný pokles teploty okolí a tvrdili, že sluneční světlo jakoby zesláblo. Vše zmizelo v okamžiku posledního zahřmění, když se "dáma" vzdálila. (Barthas, 1955)

Čtvrté zjevení
V době mezi třetím a čtvrtým zjevením byly děti vystaveny neustálým represáliím a třináctého srpna, v den, kdy opět mělo dojít ke zjevení, byly prakticky uvězněny. Lidé se však na místo v kopcích vypravili i přesto.
Přesně v hodinu, kdy došlo k předchozím zjevením, vzbudil všeobecnou pozornost zvuk podobný výbuchu, který zazněl směrem od stromku. Následoval záblesk - obvyklé znamení. "Slunce ztratilo lesk a vzduch dostal nádherné zbarvení."
Lidé uviděli obláček, který se chvíli vznášel nad stromkem a pak zmizel.
Čtyři dny poté, 17. srpna, byly děti (s nimi i Franciskův bratr Joao) se stádem v nedalekém údolí. Asi ve čtyři hodiny odpoledne dostal vzduch barvu, kterou děti již znaly z Çova da Iria. Bezprostředně nato následoval záblesk. Joao utíkal, aby přivedl Jacintu. Záblesk se opakoval a zjevení se opět vznášelo nad mladým doubkem na stráni. Lucia se zeptala:
"Co si přejete, Vaše Milosti?"
"Chci, abyste až do října, vždy třináctého, nadále chodili na místo v Çova da Iria a každý den se modlili růženec, jak jsem vás to naučila." Tentokrát, vzhledem ke zkušenosti s uvězněním, Lucia znovu prosí o velký zázrak."Ano," odvětila žena, "v říjnu způsobím takový zázrak, že všichni v mé zjevení uvěří. Kdyby vás minule nezajali, byl by ještě mnohem velkolepější!" (Castelbranco, 1949)
Čtvrté zjevení trvalo asi deset minut. Lucia si pak z doubku odlomila větvičku a "...když si ji její matka doma nevěřícně prohlížela, všichni přítomní si povšimli její nádherné a nezvyklé vůně." (van Es, 1979)