En 1898, le photographe Secondo Pia réalisa des clichés du Saint Suaire de Turin et découvrit que l'image se comportait comme un négatif photographique

En 1898, le photographe Secondo Pia réalisa des clichés du Saint Suaire de Turin et découvrit que l'image se comportait comme un négatif photographique. Le positif n'apparaissait que sur le négatif de la plaque. Cette observation fut le premier fait scientifique à ne recevoir aucune explication simple.

En 1969-1973, le Vatican constitua une commission de onze savants chargée d'une analyse préliminaire du Suaire et de la définition des méthodes de son étude ultérieure.

En 1978 eut lieu la principale expédition de l'histoire des recherches sur le Suaire : 26 scientifiques américains du projet STURP obtinrent un accès direct à la relique pendant 120 heures. Les chercheurs établirent que l'image n'avait été produite ni par des colorants, ni par des pigments, ni par des acides, ni par brûlure, mais le mécanisme de sa formation demeura inexpliqué. La même année, le microscopiste Walter McCrone parvint à la conclusion inverse : selon lui, l'image avait été appliquée avec de l'ocre dans un liant de gélatine, bien que d'autres membres du STURP aient contesté ces résultats.

En 1988, trois laboratoires indépendants, à Oxford, à Zurich et à Tucson, procédèrent à la datation par le radiocarbone d'échantillons du tissu et obtinrent le résultat suivant : le Suaire date d'une période comprise entre 1260 et 1390, ce qui coïncide avec la première apparition de la relique attestée par des documents historiques, vers 1355. La plupart des savants tiennent encore ce résultat pour la référence.

En 2008-2010, le physicien John Jackson et le chercheur italien Paolo Di Lazzaro vérifièrent expérimentalement l'hypothèse d'un rayonnement ultraviolet et montrèrent qu'un flash d'UV d'intensité extrême reproduit en partie les propriétés de l'image. Toutefois, la puissance de rayonnement nécessaire se révéla hors de portée de toute technologie médiévale connue, et la question de la source resta ouverte.

En 2015, des chercheurs de l'Université de Padoue réalisèrent une analyse ADN des poussières et des fils prélevés sur le Suaire dès 1978, et établirent que le matériel génétique présent sur le tissu indique des contacts avec des populations de Méditerranée, du Proche-Orient et d'Inde. Les auteurs précisèrent expressément que la métagénomique ne permet pas de dater l'artefact et que les résultats obtenus sont compatibles aussi bien avec une origine médiévale qu'avec une origine plus ancienne.

En 2022, l'Institut italien de cristallographie appliqua la méthode de diffraction des rayons X et déclara que la dégradation des fibres de lin correspondait à celle d'un lin du Ier siècle de notre ère. Les médias du monde entier se couvrirent de titres sur la preuve de l'authenticité, mais les auteurs eux-mêmes précisèrent qu'ils ne tiraient aucune conclusion quant à l'authenticité de la relique. Les experts indépendants accueillirent ces résultats avec scepticisme, en soulignant la petite taille de l'échantillon, et expliquèrent l'écart avec la datation de 1988 par une possible contamination de l'échantillon.

En 2024, des chercheurs italiens répétèrent l'analyse aux rayons X sur de nouveaux échantillons et découvrirent dans les fibres du tissu de l'hémoglobine, de l'albumine et des immunoglobulines, ainsi que des marqueurs caractéristiques de personnes ayant subi de graves traumatismes. Cette étude prouva la présence de sang humain portant des traces de stress traumatique sur le tissu, sans toutefois établir ni à qui appartenait ce sang, ni quand il était arrivé sur l'étoffe. Les experts indépendants firent observer que le sang avait pu se retrouver sur le Suaire à n'importe quel moment au cours des sept cents dernières années.

En avril 2025, l'Université de Padoue publia une analyse métagénomique élargie, révélant des traces de pollen de plantes non caractéristiques de l'Europe médiévale, mais typiques du Proche-Orient. Les auteurs indiquèrent que les données obtenues sont compatibles avec l'histoire du Suaire avant 1204 dans la région proche-orientale, tout en s'abstenant de dater l'artefact.

En août 2025, l'historien Justin Robinson analysa une monnaie byzantine du Xe siècle portant l'image du Christ et constata que les traits du visage sur la monnaie coïncident avec l'image du Suaire jusque dans des détails anatomiques spécifiques, difficiles à expliquer sans une copie directe de l'original. Si cette conclusion est juste, le Suaire existait à Constantinople dès le Xe siècle, c'est-à-dire plus tôt que ne le suppose la datation au radiocarbone de 1988.

Les recherches de ces dernières années fournissent des arguments indirects en faveur d'une origine plus ancienne du Suaire, mais aucune ne réfute la datation de 1988 ; le Vatican ne s'est jamais prononcé sur l'authenticité de la relique.