O corpo do pequeno Francisco foi sepultado no cemitério de Fátima. Seus restos mortais foram exumados em 17 de fevereiro de 1952 e transladados para a Basílica de Nossa Senhora do Rosário de Fátima, em 13 de março de 1952, onde se encontram atualmente.
Francisco Marto foi canonizado juntamente com sua irmã Jacinta Marto, pelo Papa Francisco, em 13 de maio de 2017, nas comemorações do primeiro centenário das aparições de Nossa Senhora de Fátima.
O milagre realizado por intercessão dos pastorinhos e que permitiu a sua canonização aconteceu com o menino brasileiro Lucas: ele sobreviveu e se recuperou após cair de uma janela a 6,5 metros de altura e ficar em coma.

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