La procession mariale existe dans les Sanctuaires depuis 1872. C’est une réponse à l’invitation de Marie, adressée à Bernadette le mardi 2 mars 1858, jour de la 13ème Apparition: « Qu’on vienne ici en procession et qu’on construise une chapelle ».

Elle a lieu quotidiennement à 21h. Elle part de la Grotte pour se terminer sur l’esplanade de la basilique Notre-Dame du Rosaire. En tête de la procession, une statue de la Vierge. Suivent les participants qui marchent en groupes constitués derrière la bannière de leur pèlerinage. À la fin de la célébration, prêtres et évêques donnent la bénédiction.

Au cours de la procession, les pèlerins méditent la vie du Christ. Ils prient les mystères joyeux, le samedi ; les mystères douloureux, le mardi et le vendredi ; les mystères glorieux, le dimanche et le mercredi ; les mystères lumineux, le lundi et le jeudi.