Après que la Vierge Marie eut disparu, et alors que les enfants ont la vision de la Sainte Famille, puis de la Vierge, sous les traits de Notre Dame des Douleurs et de Notre Dame du Mont-Carmel, le miracle annoncé se produisit, le soleil se met à tourner vertigineusement.

Le père de Jacinthe et de Francisco raconte: «Tout à coup, la pluie a cessé, les nuages se sont écartés, laissant la place au soleil ...On pouvait le regarder parfaitement sans en être incommodé. On aurait dit qu'il s'éteignait et se rallumait, tantôt d'une manière, tantôt de l'autre. Il lançait des faisceaux de lumière, d'un côté et de l'autre, et peignait tout de différentes couleurs: les arbres, les gens, le sol, l'air. Le soleil ne faisait pas mal aux yeux. Tout le monde était immobile et silencieux... Tous regardaient le ciel. A un certain moment, le soleil s'arrêta, et puis recommença à danser, à tournoyer; il s'arrêta encore une fois, et se remit une nouvelle fois à danser, jusqu'au moment, enfin, où il parut se détacher du ciel, et s'avancer sur nous. II dégageait une forte chaleur. Ce fut un instant terrible, tout le monde croyait mourir!» 
A la suite de quoi, saisie de frayeur, la foule tomba à genoux pour redoubler de prières.

Notre Père, 10 Je Vous salue Marie, Gloire au Père, Prière de Fatima

Prière eucharistique de Fatima :

O très Sainte Trinité, je vous adore mon Dieu, mon Dieu, je vous aime dans le très Saint Sacrement.