Tout le sanctuaire fut construit aux abords de la petite Chapelle des Apparitions, érigée par le peuple, à Cova da Iria, dans une propriété rurale qui appartenait aux parents de Lucie. Plus tard, ceux-ci et d’autres propriétaires ont légué au sanctuaire les terrains qui forment aujourd’hui l’enceinte sacrée. Moita Redonda et Lombo d’Egua, éloignés d’environ 1 km, étaient les endroits habités les plus proches.

Ce sanctuaire regroupe un ensemble de bâtiments et de structures, situé dans la ville de Fátima.

En plus de la basilique de Notre-Dame-du-Rosaire, le sanctuaire comprend la chapelle des apparitions, un grand arbre de chêne (différent de celui des apparitions mariales), un monument dédié au Sacré-Cœur de Jésus, le Centre pastoral Paul VI et la basilique de la Sainte-Trinité, qui est la dernière grande structure construite dans le cadre de ce sanctuaire.

En outre, plusieurs autres structures et monuments ont été construits au cours des années. Nous pouvons citer : la maison de retraite de Notre-Dame des Douleurs, le presbytère ou l'auberge / retraite de Notre-Dame du Mont Carmel. D'autres éléments commémoratifs ont également été ajoutés au cours du temps tel un segment du mur de Berlin (marquant la consécration de la Russie au Cœur immaculé de Marie), des monuments dédiés au père Formigão ou au père Fischer, la grande croix (par l'artiste Robert Schad), les statues des papes Paul VI, Pie XII, Jean-Paul II et de l'évêque Dom José Alves Correia da Silva (qui a eu des rôles importants dans l'histoire du site).