Miejsca kultu i modlitwy

Wieża dzwonnicza bazyliki ma 65 m wysokości i jest zwieńczona koroną z brązu o wadze 7 ton (wykonaną w odlewni Bolhão w Porto) oraz podświetlanym krzyżem. Umieszczone na wieży kuranty składają się z 62 dzwonów odlanych i strojonych w Fatimie przez José Gonçalvesa Coutinho; zegar jest dziełem Bento Rodriguesa. Monogram na frontonie wieży powstały ze splecionych liter NSRF (Nossa Senhora do Rosário de Fátima – Matka Boska Różańcowa z Fatimy) to mozaika wykonana w pracowniach watykańskich. Tam również powstała mozaika znajdującą się nad głównym wejściem do bazyliki, przedstawiająca koronację Najświętszej Maryi Panny przez Trójcę Świętą. Marmurowe anioły na fasadzie to dzieło Albano Françy. Figura Niepokalanego Serca Maryi umieszczona w niszy na wieży ma 4,73 m wysokości i waży 14 ton. Wykonał ją amerykański rzeźbiarz ks. Thomas McGlynn według wskazówek siostry Łucji. Rzeźbę tę, poświęconą 13 maja 1958 r., ofiarowali Sanktuarium Fatimskiemu katolicy amerykańscy.

Świątynia zbudowana jest na planie krzyża łacińskiego – składa się z nawy głównej z prezbiterium, transeptu i dwóch zakrystii, z których jedna została zamieniona na kaplicę (św. Józefa).

W bazylice znajduje się czternaście bocznych ołtarzy wykonanych z portugalskich marmurów z okolic Estremoz, Pero Pinheiro i Fatimy. Umieszczone na ołtarzach reliefy z brązu, autorstwa Alberto Barbosy, ilustrują tajemnice różańcowe. Piętnasta tajemnica przedstawiona jest na płaskorzeźbie na sklepieniu nad prezbiterium, wykonanej przez Maximiano Alvesa. Witraże w nawach bocznych, zaprojektowane przez João de Sousa Araújo, nawiązują do wezwań litanii loretańskiej. Łuk sklepienia na skrzyżowaniu naw zdobi napis: „Regina Sacratissimi Rosarii Fatimae Ora Pro Nobis” („Fatimska Królowo Różańca Świętego, módl się za nami”). Mozaikę tę, wykonaną w pracowniach watykańskich, ofiarowali Sanktuarium katolicy z Singapuru. 10 kwietnia 1998 r. na ścianach bazyliki umieszczono drogę krzyżową, składająca się z 15 mozaik autorstwa Freda Pittino.

W 1995 r. wystrój prezbiterium bazyliki zmieniono wg projektu Ericha Corsepiusa. Na nowym, kamiennym ołtarzu umieszczono srebrny fronton pierwotnego ołtarza – prawdziwe dzieło sztuki, wykonane przez jubilerów z firmy Aliança; przedstawia on Ostatnią Wieczerzę. W centrum prezbiterium znajduje się tabernakulum z kutego srebra. Ambona, postument figury Matki Boskiej i siedzisko przewodniczącego wykonano z tego samego kamienia, co ołtarz. Obraz w ołtarzu głównym jest dziełem malarza João de Sousa Araújo. Przedstawia on objawienie Matki Boskiej, która – niosąc światło i pokój – zstępuje na ziemię, na spotkanie z widzącymi, przygotowanymi do tego przez Anioła poprzez przyjęcie Jezusa Eucharystycznego; obecny jest także Kościół (w osobach papieży i biskupów).

W lewym ramieniu transeptu od 1 maja 1951 r. spoczywają doczesne szczątki błogosławionej Hiacynty (zm. 20 lutego 1920 r.) oraz siostry Łucji (zm. 13 lutego 2005 r.; ciało przeniesiono do bazyliki fatimskiej 19 lutego 2006 r.). Rzeźbę przedstawiającą Hiacyntę wykonała Clara Menéres; 13 maja 2000 r. poświęcił ją papież Jan Paweł II. Po przeciwnej stronie transeptu od 13 marca 1952 r. spoczywają doczesne szczątki błogosławionego Franciszka (zm. 4 kwietnia 1919 r.). Wizerunek Franciszka, dzieło rzeźbiarza José Rodriguesa, także poświęcił w dniu beatyfikacji pastuszka papież-Polak.

W 1952 r. firma Fratelli Rufatti z Padwy zbudowała i zamontowała na chórze (nad wejściem do bazyliki) organy, składające się z pięciu części (początkowo oddzielnych, połączonych w całość w 1962 r.). W 2015 r., w ramach przygotowań do obchodów stulecia objawień fatimskich, instrument – który przez lata ulegał postępującemu zniszczeniu – został gruntownie wyremontowany i zrekonstruowany. Użyto głównego zespołu piszczałek z oryginalnych organów Ruffatti, umieszczono je jednak w nowej szafie organowej o nowoczesnym wzornictwie; jej projekt jest efektem ścisłej współpracy między remontującą organy firmą Mascioni Organi a Wydziałem Architektury Sanktuarium Fatimskiego. Nowy instrument posiada 5 klawiatur (w zmienionym układzie) i około 90 rejestrów.

Rosnący w pobliżu Kaplicy Objawień tzw. wielki dąb skalny (drzewo znane pod tą nazwą już w pierwszych dokumentach związanych z objawieniami) ma ponad sto lat i jest jedynym z rosnących tu podczas objawień drzew, które przetrwało. Nie jest to drzewo, na którym objawiała się Matka Boska, ale od początku wydarzeń w Cova da Iria było z nimi związane. Według relacji Łucji, 13 maja 1917 r. pastuszkowie przechodzili obok tego drzewa, gdy zobaczyli błyskawicę, która poprzedziła pierwsze objawienie. W kolejnych miesiącach, w cieniu wielkiego dębu skalnego widzący (wraz z ludźmi, którzy im towarzyszyli) odmawiali różaniec, przygotowując się na spotkanie z Panią z Nieba.

W styczniu 2007 r. Dyrekcja Generalna Zasobów Leśnych Portugalii uznała wielki dąb skalny w Cova da Iria, tradycyjnie kojarzony z objawieniami fatimskimi, za „obiekt zainteresowania publicznego”.

W początkowych latach istnienia Sanktuarium istniała pilna potrzeba zapewnienia wody pitnej pielgrzymom, coraz liczniej przybywającym do Cova da Iria. Dzięki prowadzonym w pobliżu Kaplicy Objawień odwiertom znaleziono źródło, które ujęto w system kranów. W wyniku prowadzonych później w Sanktuarium Fatimskim prac rekultywacyjnych, z pierwotnego zespołu kranów pozostała tylko jego górna część oraz kolumna, na której umieszczono pomnik Najświętszego Serca Jezusowego.

Figura Najświętszego Serca Jezusowego wykonana została z brązu przez nieznanego autora i ofiarowana Sanktuarium przez anonimowego pielgrzyma. 13 maja 1932 r. poświęcił ją nuncjusz apostolski w Portugalii arcybiskup João Beda Cardinale.

Umieszczenie pomnika Najświętszego Serca Jezusowego w geograficznym centrum Sanktuarium ukazuje centralne miejsce, jakie w orędziu fatimskim zajmuje Jezus Chrystus.

Autorem nowoczesnej rzeźby przedstawiającej żłóbek jest José Aurélio. Kompozycja, wykonana z blachy perforowanej ze stali nierdzewnej, ma formę trójkąta (nawiązanie do Trójcy Świętej) o podstawie i wysokości 5 metrów.

Rzeźbę umieszczono w Sanktuarium 25 grudnia 1999 r. w związku z inauguracją Wielkiego Jubileuszu Roku 2000.

Ten niezwykły pomnik odsłonięto w Sanktuarium Fatimskim 13 sierpnia 1994 r. Jego zasadniczym elementem jest betonowy blok pochodzący z muru, który dzielił Berlin przez prawie trzydzieści lat (budowę Muru Berlińskiego rozpoczęto w nocy z 12 na 13 sierpnia 1961 r., zburzono go w listopadzie 1989 r.). Betonowy element, o wadze 2,6 ton i wymiarach 6,6 m wysokości na 1,2 m szerokości, ofiarował Sanktuarium Fatimskiemu portugalski emigrant mieszkający w Niemczech. Otoczenie pomnika zaprojektował architekt J. Carlos Loureiro.

13 października 1998 r., w pobliżu monumentu Muru Berlińskiego, poświęcono tablice pamiątkowe ku czci księdza kanonika Manuela Nunesa Formigão i księdza profesora Luísa Fischera – dwóch wybitnych kapłanów, którzy położyli wielkie zasługi dla gromadzenia wiedzy o historii objawień i upowszechniania orędzia fatimskiego.  Autorką projektu pomnika, mającego formę siedmiu tablic z zielonego granitu, jest Graça Costa Cabral.

Nad głównym wejściem do bazyliki, na żelaznej siatce, podwieszono figury aniołów, które przypominają objawienia Anioła i zapraszają do wejścia do świątyni oraz uwielbiania Trójcy Przenajświętszej. Autorką tej koncepcji artystycznej jest Maria Loizidou.

Główne drzwi wejściowe do bazyliki poświęcone są Chrystusowi. Autorem projektu wykonanych z brązu drzwi jest Pedro Calapez. Nad wejściem umieszczono tablice prezentujące dwadzieścia tajemnic różańca (tego samego autora). Niżej znajdują się szklane panele z czterema biblijnymi cytatami wypisanymi w dwudziestu siedmiu językach. Dzieło, którego twórcą jest Kerry Joe Kelly, stanowi swoisty pomnik Słowa Bożego, uniwersalności pielgrzymowania do Fatimy i Trójcy Świętej.

Boczne drzwi, także wykonane z brązu, mają wysokość 8 m i są poświęcone dwunastu apostołom. Napisy na drzwiach (identyfikujące patronujących im apostołów) wykonał Francisco Providência.

Ołtarz główny wykonany jest z jednego bloku, wydobywanego w tym regionie, kamienia wapiennego „branco do mar”. Ołtarz ma wymiary 3,5 m długości, 1,9 m szerokości i 94 cm wysokości, waży około 16 ton. W jego przedniej części umieszczono fragment marmuru pochodzący z grobu apostoła Piotra, nad którym zbudowana jest watykańska bazylika. Ten niewielki kamień jest widocznym znakiem jedności z Kościołem Powszechnym; przypomina również ścisły związek Fatimy i jej orędzia z osobą Ojca Świętego. Wykonany z brązu krucyfiks, zawieszony w prezbiterium, ma 7,5 m wysokości; jego autorką jest Catherine Greene. Rzeźba Matki Boskiej Fatimskiej przedstawia młodą Maryję z otwartymi ramionami, ukazującą Niepokalane Serce i różaniec. Wykonana z białego marmuru z Carrary, ma 3 m wysokości i jest dziełem Benedetto Pietrogrande. Mozaika (10 m wysokości i 50 m szerokości), pokrywająca półokrągłą ścianę w głębi prezbiterium, powstała z pozłacanej, ręcznie wykonanej terakoty. Kolor złoty symbolizuje świętość i wierność Bogu; trzy czerwone linie mają na celu uwypuklenie złoceń i ułatwienie zrozumienia tajemnicy świętości. Dynamika gry światła i blasku złota ma otworzyć serca wiernych na piękno, zjednoczenie i miłość. Autorem mozaiki jest ks. Marko Ivan Rupnik. Została ona wykonana przez grupę artystów specjalizujących się w sztuce sakralnej, pochodzących z ośmiu krajów i należących do czterech kościołów chrześcijańskich.

Galilea Apostołów św. Piotra i św. Pawła to szeroki korytarz w podziemiach bazyliki Trójcy Przenajświętszej. Wejście do niego wiedzie przez dwa zespoły schodów i dwie rampy. Wschodnią ścianę tego 150-metrowego korytarza pokrywają ceramiczne płytki azulejos ze scenami z życia św. Piotra i św. Pawła, autorstwa Álvaro Siza Vieira. Z Galilei Apostołów wchodzi się do kaplic: Najświętszego Sakramentu, Śmierci Jezusa, Zmartwychwstania Jezusa, Najświętszego Serca Jezusowego i Niepokalanego Serca Maryi oraz do sali świętego Augustyna (wielofunkcyjnej przestrzeni wystawowej, pozostającej w zgodzie z koncepcją architektoniczną całego kompleksu). W przedsionku miedzy kaplicami Śmierci Jezusa i Najświętszego Sakramentu znajduje się cykl obrazów Via Lucis (Droga Światła) autorstwa Vanniego Rinaldi.

Galileę Apostołów zdobią tafle wody, które sprzyjają wewnętrznemu skupieniu. Zwierciadło wody po stronie św. Piotra symbolicznie nawiązuje do pierwszego stworzenia – stworzenia życia; zwierciadło wody po stronie św. Pawła przypomina drugie stworzenie – chrzest, jako początek uczestnictwa w nowym życiu Chrystusa.

Bazylikę Trójcy Przenajświętszej otacza przestrzeń podzielona na dwa place. Na Placu Jana Pawła II (na wschód od świątyni) znajdują się pomniki: papieża-Polaka, autorstwa Czesława Dźwigaja oraz Pawła VI – dzieło Joaquima Correia. Obok pomnika Jana Pawła II wzniesiono Wielki Krzyż (34 m wysokości i 17 m rozpiętości ramion), wykonany ze stali niskostopowej (corten) przez Roberta Schada. Na Placu Piusa XII (na zachód od bazyliki) stoją pomniki: Piusa XII, którego twórcą jest Domingos Soares Branco i biskupa José Alvesa Correia da Silva – dzieło Joaquima Correia.