W tamtych czasach strój Żydów mieszkających w Palestynie składał się zazwyczaj z kilku części. Były wśród nich: bielizna, tunika spodnia zakładana bezpośrednio na ciało (sadin), tunika wierzchnia lub suknia (chetoneh) oraz płaszcz (simba). O ile tunika wierzchnia była pofałdowana, szersza, dłuższa i sięgała aż do pięt, o tyle tunika spodnia ściślej przylegała do ciała, była nieco krótsza i kończyła się na wysokości kolan. I to właśnie ta druga szata – utkana w całości z jednego materiału, bez szwu, jak pisał św. Jan miał być przechowywana w Argenteuil.

Tunikę otrzymał prawdopodobnie Karol Wielki od cesarzowej bizantyńskiej św. Ireny jako prezent zaręczynowy. Karol przyjął Tunikę. W 814 r. podarował ją klasztorowi benedyktynek w Argenteuil, gdzie przeoryszą została jego córka Teodrada.
Aby ustrzec relikwię przed najazdem Normanów, Tunika została zamurowana w schowku w ścianie, wraz z listami poświadczającymi jej pochodzenie.

W 1998 roku naukowcy z Orsay postanowili porównać rozmieszczenie śladów krwi na Całunie Turyńskim i na Tunice z Argenteuil. W tym celu stworzyli komputerowo geometryczne modle odkształceń i obrotów, jakim ulega suknia podczas noszenia przez człowieka o wymiarach i morfologii mężczyzny z Całunu. Końcowy rezultat wprawił badaczy w osłupienie: okazało się, że ślady plam krwi na Tunice pokrywają się dokładnie z miejscami ran na Całunie. Nałożenie na siebie dwóch obrazu dwóch tkanin doprowadziło uczonych do wniosku, że oba płótna zostały zabrudzone krwią tego samego mężczyzny.

Podczas analizy mikroskopem elektronowym na relikwii odkryto wiele erytrocytów, czyli czerwonych ciałek krwi, przyklejonych do włókien wełny. Poza tym w wielu zespołach czerwonych krwinek znaleziono kryształki mocznika, który jest składem potu. Zdaniem naukowców wskazuje to na występowanie rzadko spotykanej choroby zwanej hematidrosis, polegającej na poceniu się krwią. Źródłem tej choroby jest zazwyczaj ekstremalny poziom stresu, który wywołuje w organizmie szok histaminowy. Podczas modlitwy w ogrodzie Getsemani, poprzedzającej mękę na krzyżu, pocił się On bowiem krwią, co opisał w swojej Ewangelii św. Łukasz, który sam był lekarzem.