Nossa Senhora de Fátima ou Nossa Senhora do Rosário de Fátima é a designação pela qual é conhecida, na religião católica romana, a Virgem Maria, mãe de Jesus Cristo, pelos católicos ou outras pessoas que acreditam em sua aparição durante meses seguidos para três crianças em Fátima, localidade portuguesa, em 1917. A aparição é associada também a Nossa Senhora do Rosário, ou a combinação dos dois nomes, dando origem a "Nossa Senhora do Rosário de Fátima", pois, segundo os relatos, "Nossa Senhora do Rosário" teria sido o nome pelo qual a Virgem Maria se haveria identificado, dado que a mensagem que trazia era um pedido de oração, nomeadamente, a oração do rosário.

Segundo relatos posteriores aos acontecimentos, por volta do meio dia, depois de rezarem o terço, as crianças teriam visto uma luz brilhante; julgando ser um relâmpago, decidiram ir-se embora, mas, logo abaixo, outro clarão teria iluminado o espaço. nessa altura teriam visto em cima de uma pequena azinheira (onde agora se encontra a Capelinha das Aparições), uma "Senhora mais brilhante que o sol".

Segundo os testemunhos recolhidos na época, a senhora disse às três crianças que era necessário rezar muito e que aprendessem a ler. Convidou-as a voltarem ao mesmo sítio no dia 13 dos próximos cinco meses. As três crianças assistiram a outras aparições no mesmo local em 13 de Junho, 13 de Julho e 13 de Setembro. Em Agosto, a aparição ocorreu no dia 19, no sítio dos Valinhos, a uns 500 metros do lugar de Aljustrel, porque as crianças tinham sido levadas para Vila Nova de Ourém pelo administrador do Concelho no dia 13 de Agosto.

A 13 de Outubro, estavam presentes na Cova da Iria cerca de 50 mil pessoas, Nossa Senhora teria dito às crianças: "eu sou a Senhora do Rosário", e teria pedido que fizessem ali uma capela em sua honra (que atualmente é a parte central do Santuário de Fátima). Muitos dos presentes afirmaram ter observado o chamado milagre do sol, prometido às três crianças em Julho e Setembro. Segundo os testemunhos recolhidos na época, o Sol, assemelhando-se a um disco de prata fosca, podia fitar-se sem dificuldade e girava sobre si mesmo como uma roda de fogo, parecendo precipitar-se na terra. Tal fenómeno foi testemunhado por muitas pessoas, até mesmo distantes do lugar da aparição. O relato foi publicado na imprensa por vários jornalistas que ali se deslocaram e que foram testemunhas do fenómeno. Contudo, há testemunhos de pessoas que afirmaram nada ter visto, como é o caso do escritor António Sérgio, que esteve presente no local e testemunhou que nada se passara de extraordinário com o Sol, e do militante católico Domingos Pinto Coelho, que escreveu na imprensa que não vira nada de sobrenatural.

Posteriormente, sendo Lúcia religiosa doroteia, Nossa Senhora ter-lhe-á aparecido novamente em Espanha (10 de Dezembro de 1925 e 15 de Fevereiro de 1926, no Convento de Pontevedra, e na noite de 13 para 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.

Anos mais tarde, Lúcia contou ainda que, entre Abril e Outubro de 1916, teria já aparecido um anjo aos três pastorinhos, 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, e afirmando ser o "Anjo de Portugal".

Este anjo teria ensinado aos pastorinhos duas orações, conhecidas por Orações do Anjo, que entraram na piedade popular e são utilizadas sobretudo na adoração eucarística.