A lepel, amely 4, 42 méter hosszú és 1,13 méter széles, lenvászonból készült, ún. “heringszálka” szövéssel.
A hagyomány szerint ez a lepel az a halotti kendő, amelybe Jézus testét tekerték, miután levették a keresztről. Az evangéliumokból kiderül, hogy Arimatheai József Jézus testét lepelbe csavarva helyezte el sírboltjában.

Az 1898-as kiállítás ideje alatt Secondo Pia (Asti-ban élő ügyvéd) kapott felhatalmazást arra, hogy fényképeket készítsen a lepelről. Nagyon meglepődött, s elképedve hőkölt hátra, amikor észrevette, hogy a fénykép negatívja valójában a pozitív kép (amit a valóságban láthatunk), amelyen egy ember nyugodt, békés, fennséges tekintetű arca, s teste látszódik.
A Leplen levő lenyomatok ezért pontosan úgy viselkednek, mint egy természetes negatív kép, melyet vérző sebekből származó vérfoltok öveznek.

Négy különböző típusú lenyomat található a Leplen:
1. Égési nyomok a szöveten. A Leplen hosszában két sötét párhuzamos csík fut, melyeket megszakít 29, nagyjából hárömszög alakú perzselt szélű luk. Ezek az 1532-es tűzvészben, a chambery-i Sainte-Chapelle-ben keletkeztek oly módon, hogy a Leplet rejtő ezüst láda megolvadt, s az olvadt ezüst az összehajtogatott lepelre csepegett.
2. Víznyomok. Ezek azok a nyomok, amelyek az 1532-es, illetve más tűzeseteknél, a tűz oltásakor keletkeztek.
3.Az emberi alak a fény és árnyék játéka. A lepel középső részén egy ember dupla lenyomata látható (elölről és hátulról) fekvő helyzetben a szövet hosszanti irányában. A kép úgy néz ki, mintha különböző világosbarna árnyalatú lenyomatokból alakult volna ki. A homlok, az orr, az arccsont és a mellkas mélyebb színárnyalatú, míg a test többi része halványabb, nem annyira élénk színű. A személy, akinek a lenyomata a Leplen látható, kicsivel magasabb, mint 170 cm (5 láb és 7 inch).
4. Vérnyomok. Bizonyos helyeken (homlokon, tarkón, csuklóknál, lábaknál és a mellkas jobb részén) a foltok alakja és színe eltér a test többi részén levőtől: ezek pirosas színűek és sima tapintásúak, terhelésmentesek és éles körvonalúak, nem halványodnak el a széleknél. Úgy tűnik, hogy valamilyen anyag beleítatódott a szövetbe, s egy része a kelmén maradt. Ezek a nyomok valójában vérfoltok.

A tanulmányok és a tudományos kutatások – amelyeket közel egy évszázadon keresztül végeztek a Leplen – a következő, vitathatatlan felfedezéseket tárták fel:
– a lepel nem egy festmény;
– nem emberi kéz munkája, mivel a negatív kép évszázadokokkal azelőtt keletkezett, mielőtt még felfedezték volna, mi a különbség negatív- és pozitív kép között;
– bár úgy tűnik, mintha a lenyomat egy fotografikus negatív lenne, de mivel a vérfoltok úgy nyomódtak bele a lepelbe, ahogy a valóságban elhelyezkednek, ezért pozitív képről kell beszélnünk; ne feldjük, a vér a lepellel közvetlenül érintkezett;
– olyan test lenyomatát viseli a lepel, amelyen nem látszik, hogy bomlásnak indult volna: a test elég hosszú ideig maradt a lepelben ahhoz, hogy a lenyomat megjelenjen azon, de nem olyan hosszú ideig, hogy a bomlás jelei is megjelenjenek a Leplen;
– a kezek nem a tenyéren vannak átszúrva (ahogy egy olyan hamisítványon szerepelne, amely megfelel a Krisztus keresztre feszítését ábrázoló alkotásoknak), hanem a csuklókon, az egyetlen olyan helyen, amely meg tudja tartani a test súlyát;
– a kezeken csak négy ujj látszódik, mivel a keresztre feszítetés során a csuklóba ütött szeg, egy olyan ideget ért, amely hatására a hüvelykujj behajlott a tenyér felé;
– a vér (illetve a vérsavó), amely a mellkason levő sebből folyt ki, bizonyítékul szolgál arra, hogy olyan sebről van szó, amely a keresztre feszített testen a halál beállta után keletkezett: ez megegyezik Szent János apostol evangéliumával (19, 33-34), amelyben leírja, hogy Jézus már halott volt, amikor a keresztnél őrt álló katona átdöfte mellkasát lándzsájával;
– a vérvizsgálatok egyértelműen kimutatták, hogy a Leplen levő vér emberi eredetű;
– a modern számítógépes analízisek alapján elmondható, hogy a Leplen levő “fénykép” egyáltalán nem hasonlít semmilyen festményre, vagy közönséges fényképekre, mivel egy háromdimenziós test alapján keletkezett, s így kapunk egy egyedülálló háromdimenziós képet, amely által olyan részleteket fedezhetünk fel, amelyeket más módon nem lehet felderíteni;
– a Leplen talált pollenek megerősítették azt a feltevést, hogy Palesztínán és több Közép-Keleti területen keresztül szállították a szövetet.