C'est dans la petite ville de Fatima, localisée au Portugal que trois jeunes bergers eurent, en l'an 1917, ce qu'ils qualifièrent de visions de la vierge Marie. Celle-ci leur enjoignit à prier et réapparut presque une dizaine de fois, rameutant toujours un peu plus de fidèles, ceux-ci étant à plus de 50 000 membres pour la dernière apparition d'Octobre 1917. Il est dit que lors de cette réunion, qui comptait parmi ses rangs des photographes, un miracle se produisit : le soleil tourna plusieurs fois sur lui-même, avant de s'approcher dangereusement de la foule rassemblée. C'est cette histoire que relate Le 13e jour et qui a fait de la ville de Fatima un célèbre lieu de pèlerinage.
Après avoir effectué des recherches approfondies, Ian et Dominic Higgins tournèrent les scènes en extérieurs directement sur les lieux du miracle, non loin de la ville de Fatima. Le problème de la langue fut leur plus gros handicap, les 250 figurants trouvés aux alentours ne parlant pas un mot de l'anglais des réalisateurs. Ceux-ci durent aussi composer avec le bruit alentour, mélange des tracteurs des paysans et de conditions météorologiques défavorables. Les intérieurs furent construits non loin de Birmingham, en Angleterre.
L'une des particularités les plus prononcées du 13e jour est son style visuel, marqué par un noir et blanc illuminé. Exercé à l'art du cinéma expérimental, Ian et Dominic Higgins ont choisi comme référence les peintres, qui composent des images demandant un sens de l'observation. Le noir et blanc leur a permis de rendre leur histoire intemporelle et de coller à l'expérience sensorielle vécue par les croyants rassemblés à Fatima, qui virent les couleurs changer autour d'eux. Le noir et blanc prend fin uniquement lorsque les enfants connectent avec la lumière spirituelle qui les touche, selon les réalisateurs.