بدأت ملامح الموهبة تظهر على الموهوبة فاطمة الشيخ منذ الصغر، إذ منحتها مؤسسة الملك عبدالعزيز ورجاله للموهبة والإبداع (موهبة) رعاية متخصصة، إذ أعطتها منحة دراسية بعنوان «مبادرة الشراكة مع المدارس» بين أعوام (2010 ـ 2016)، وشاركت في الأولمبياد الوطني للإبداع العلمي (إبداع) بين أعوام (2011 ـ 2016).

ومن تلك البرامج للموهوبين؛ شاركت فاطمة في عدة جوائز محلية وعالمية وبرامج إثرائية، منها المشاركة في برنامج موهبة الإثرائي محلياً لثلاثة أعوام، وفي عام 2014 شاركت في برنامج موهبة الإثرائي العالمي، وفي 2015 برنامج سي آر سي آي، وبرنامج موهبة للتميز، وفي 2016 رشحتها مؤسسة الملك عبدالعزيز ورجاله للموهبة والإبداع (موهبة) للمشاركة في معرض «إنتل آيسف» الدولي للعلوم والهندسة وحصدت المركز الثاني ببحثها «تحديد فعالية نظير الستريغولاكتون المبتكر على الإنبات البذري للحشائش الطفيلية»، وجاء الترشيح عقب حصدها جائزة الأولمبياد الوطني للإبداع العلمي (إبداع) الذي تقيمه «موهبة» بالشراكة مع وزارة التعليم، وفي 2017 حصدت فاطمة المركز الأول في مجال البحث العلمي بجائزة الشباب العربي، وتوج تلك المشاركات التكريم من وكالة «ناسا» الأمريكية بتسمية أحد الكويكبات الواقع بين المريخ والمشتري باسمها.