Le 11 février 1858, Bernadette est allée chercher du bois de chauffage avec sa sœur et une amie. En s'approchant d'une grotte près d'une rivière, elle vit une lumière provenant d'un endroit proche d'un rosier. La lumière entourait une femme qui portait une robe blanche et tenait un chapelet. Voyant la dame en blanc faire le signe de croix, Bernadette s'agenouilla, sortit son propre chapelet et commença à prier. Lorsqu'elle eut fini de prier, la femme lui fit signe de s'approcher. Mais elle est restée immobile et la vision a disparu.
Ses compagnons n'avaient rien vu. Bernadette leur décrivit la dame en blanc, leur demandant de ne rien dire à personne. Mais le secret fut dévoilé plus tard dans la journée. Le dimanche suivant, Bernadette retourna à la grotte, où elle revit la femme. L'identité de l'apparition, cependant, restera inconnue pendant plusieurs semaines.
Quelques adultes accompagnent Bernadette lors de son troisième voyage, le 18 février, mais ils ne voient pas la vision qu'elle a reçue. La femme en blanc a demandé à la jeune fille de revenir pour deux semaines. "Elle m'a dit aussi, écrira plus tard Bernadette, qu'elle ne promettait pas de me rendre heureuse dans ce monde, mais dans l'autre". Le lendemain, un groupe de membres de la famille et d'autres personnes l'ont accompagnée dans la grotte, mais seule la jeune paysanne a vu la femme et a entendu ses paroles.
Au cours des jours suivants, le nombre de personnes présentes à la grotte est passé à plus de 100. Un curé de la paroisse, le père Peyramale, s'est inquiété - tout comme la police. Le 24 février, 250 personnes ont vu Bernadette fondre en larmes, mais elle seule a entendu le message de la femme : "Pénitence ! Pénitence ! Pénitence ! Priez Dieu pour les pécheurs. Allez, baisez le sol pour la conversion des pécheurs".
Une foule plus nombreuse était présente le 25 février - mais elle était choquée de voir Bernadette boire à un ruisseau boueux et manger de l'herbe. L'apparition lui avait dit de boire l'eau, et le fait de manger de l'herbe était un acte de pénitence. Les spectateurs, quant à eux, n'ont vu que le comportement inhabituel de la jeune fille, et la fascination populaire a tourné au ridicule et à la suspicion.
Le 27 février, Bernadette fit une joyeuse découverte : la source dans laquelle elle buvait n'était plus boueuse, mais claire. Alors que les foules continuaient à se rassembler, ce changement a été remarqué, et une femme au bras paralysé est venue à l'eau dans l'espoir d'être guérie. Quatre ans plus tard, son cas sera reconnu comme la première guérison miraculeuse à Lourdes. L'intérêt du public a continué, et Bernadette a entendu un message récurrent de la vision : "Allez, dites aux prêtres d'amener les gens ici en procession et de faire construire une chapelle ici."
Si d'autres ont rapidement conclu que Bernadette voyait la Vierge Marie, la voyante elle-même ne prétendait pas connaître l'identité de la femme. Alors qu'elle transmettait le message répété au Père Peyramale, le prêtre, frustré, dit à Bernadette de demander à la femme son nom. Mais quand elle l'a fait, la femme a souri et est restée silencieuse. Son identité est restée un mystère après la période initiale de deux semaines.
Trois semaines plus tard, le jour de la fête de l'Annonciation, Bernadette se rendit à nouveau dans la grotte. Lorsqu'elle a vu la dame, elle n'a cessé de demander à connaître son identité. Finalement, la femme a plié les mains, a levé les yeux et a dit "Je suis l'Immaculée Conception." La voyante, dévote mais sans éducation, ne savait pas ce que ces mots signifiaient. Elle les raconta au Père Peyramale, qui fut stupéfait et en informa son évêque.
Bernadette a vu la Vierge Marie deux autres fois en 1858 : le mercredi après Pâques et en la fête de Notre-Dame du Mont Carmel. En 1862, l'évêque du lieu déclare les apparitions dignes de foi.
Sainte Bernadette quitte Lourdes en 1866 pour rejoindre un ordre religieux du centre de la France, où elle meurt après plusieurs années de maladie en 1879. Au moment de sa mort, une basilique avait été construite et consacrée sur le lieu des apparitions, sous la direction du père Peyramale.