Naukowcom udało się ustalić, że chusta pochodzi z czasów imperium rzymskiego. Wśród pyłków znalezionych na płótnie zidentyfikowano trzy endemiczne, występujące tylko w Ziemi Świętej. Obszar wspólnego występowania tych trzech roślin zawiera się w promieniu 20 km wokół Jerozolimy. Wszystkie one kwitną na wiosnę. Zgadza się to z datą ukrzyżowania Chrystusa – 3 kwietnia 33 roku.
Badacze odkryli także na chuście ślady mirry i aloesu, a więc substancji używanych w starożytności do namaszczani zwłok w celu powstrzymywania rozkładu ciała. Jest to zgodne ze wzmianką z Ewangelii św. Jana, iż Nikodem przyniósł do grobu mirrę i aloes, by namaścić nimi ciało Jezusa.
Kryminalistyczne ekspertyza Sudarium pozwoliła ustalić, iż chusta owijała głowę dorosłego mężczyzny, noszącego brodę, wąsy i długie związane z tyłu włosy. Był on już martwy w momencie, gdy obwiązywano mu głowę tkaniną.
Plamy na płótnie zidentyfikowane zostały jako ślady krwi. Najwyraźniejsze i najrozleglejsze z nich odpowiadają rysom twarzy człowieka. Są one symetryczne, co świadczy o tym, iż chustę złożono na pół i dopiero potem owinięto wokół głowy. Układ plam krwi dowodzi, że najpierw, gdy zawijano płótno, ciało musiało znajdować się w pozycji pionowej, a głowa była pochylona w dół. Następnie zwłoki ułożono w pozycji poziomej, z głową lekko pochyloną do przodu.
Po przeprowadzeniu badań porównawczych Całunu Turyńskiego i Sudarium z Oviedo okazało się, że krew na obu materiałach należała do mężczyzny i miała grupę AB. Zgodne były ze sobą rozmiary nosa ofiary, którego długość wynosiła 8 cm, a szerokość 2 cm. W obu przypadkach nos był po prawej stronie spuchnięty i przekrzywiony w tę stronę, a na prawym policzku widniała duża rana. Plamy krwi na obu tkaninach miały odpowiadające sobie kształty i podobne rozmieszczenie, szczególnie w przypadku śladów zawierających „żywą” krew., powstałą na skutek nakłuć jeszcze przed śmiercią.
Naukowcy wykluczyli, by Sudarium z Oviedo mógł być falsyfikatem, nie znaleźli na to żadnego dowodu.