Pontiffen krävde försoning när han talade till Vänskapsstadion i Cotonou, Benins största stad i hjärtat av Voodoo-religionen.
Den 84-årige överlämnade ett dokument som visade hur läran i den romersk-katolska kyrkan kunde läka sprickor.
Liturgin levererades på minst 10 afrikanska språk och sändes också på Peterstorget i Vatikanstaten.
Många i folkmassan klädda i färggranna dräkter som var prydda med påvens bild, och några av dem som inte hade kommit in, knäböjde och bad i parkeringen.
Påven uppmanade dem "att vara uppmärksamma på de fattigas rop, de svagas och de utstöttas" liksom "de som drabbats av aids eller andra sjukdomar".
Hans andliga vision för Afrika - som finns i en formell avhandling - har kallats en papal road map för kontinenten.
Den tillämpar läror som att vända andra kinden till och förlåta för att försöka ta itu med konflikterna i Afrika, till exempel de som drivs av etniska söndringar.
Av Virgile AhissouBBC Afrique, Cotonou
Voodoo erkänns som en officiell religion i Benin, följt av cirka 40 % av befolkningen.
Människor över hela Västafrika, särskilt Togo, Ghana och Nigeria har liknande trosuppfattningar.
Voodoo har ingen av de negativa konnotationer det har i väst och många av dem som är officiellt kristna eller muslimska också införliva några Voodoo element i deras tro, särskilt i tider av kris.
Men Voodoo är mer än ett trossystem, det är ett fullständigt levnadssätt, inklusive kultur, filosofi, språk, konst, dans, musik och medicin.
Voodooprästerna ber gudarna att ingripa för vanliga människor men lokala anhängare betonar att de inte har något att göra med trolldom eller svart magi.
Människor här sticker inte nålar i dockor för att orsaka olycka för sina fiender, som ni ser i vissa västerländska filmer.
Det kräver också goda styrelseformer och avskaffande av dödsstraffet, och fördömer övergrepp mot kvinnor och barn.
Dokumentet utarbetades för två år sedan vid ett möte i Rom av katolska biskopar från hela Afrika.
Varning för trolldom
På lördagen, den andra dagen av sitt besök i Benin, reste påven till staden Ouidah där han krävde respekt för traditionella trosuppfattningar men utfärdade också en varning mot häxeri.
Voodoo praktiseras allmänt i Benin, där den inte har några av de negativa konnotationer som ofta förknippas med den i västländer.
Påvens första offentliga engagemang i fredags var i presidentpalatset i Cotonou, där han återigen vädjade om försoning inför politiker, diplomater och kyrkofigurer.
Uppgången av katolicismen i Afrika står i skarp kontrast till Europa, som har sett en kraftig minskning av antalet aktiva trogna.
Påven Benedict har sagt en utomhusmässa för tiotusentals människor när han avslutade sin tre dagar långa afrikanska turné.