La Sainte Face a été l'objet de recherches historiques de la part de nombreux savants (il faut rappeler en particulier A. Calcagnino au début du XVIIe siècle), mais le premier ouvrage vraiment "scientifique" de la Relique a été publié de nos jours par le Professeur Colette Dufour de L'Université de Gênes, aidée, pour la partie technique, par le Professeur Pico Cellini de L'Université de Rome qui a "demonté" l'Objet de sorte qu'on a pu observer et étudier chaque "pièce" dont il est composé, et même à l'aide de radiographies et de tomographies.

   On a remarqué avant tout que l'Image est une détrempe "au blanc d'oeuf", conformément aux "portraits" de l'époque impériale romaine ( comme elle l'était, auparavant, aux portraits de l'époque impériale égyptienne). L'Image apparît légèrement retouchée (ainsi que le montre la tomographie). Sous la détrempe il y a un lin dont on voit les bordures d'une manière évidente: il s'agirait du lin dont parle la tradition: c'est-à-dire que Jésus avait imprimé les traits de son Visage dans le lin sur lequel le peintre Ananie, envoyé par le Roi Abgar d'Edesse, avait essayé, mais inutilement, de représenter Jésus. Une autre tradition raconte que le peintre Ananie avait effectivement fait le portrait de Jésus, ce portrait que nous admirons.

   Le Lin est collé sur une petite table de cèdre très ancienne qui a été insérée ensuite (quand la Sainte Face se trouvait à Constantinople) dans un support plus grand en bois sur lequel on avait inséré le précieux ornement de filigrane dont on parlera plus tard; le support plus petit, originaire, conserve les traces d'un ornement précédent, tout autour du visage du Christ: c'est-à-dire une série continue de petites perles, dont il reste encore les trous où elles étaient insérées: c'est la preuve évidente, avec d'autres, de la vétusté de l'Objet.

   Comme l'on a déjà dit, on avait exécuté à Constantinople cet ornement très précieux en filigrane d'or et d'argent, avec une série de dix panneaux en bosselage, où on avait représenté l'origine de la Sainte Face avec des épisodes importants de son histoire jusqu'à sa translation à Constantinople. Il s'agit d'un véritable chef-d'oeuvre d'orfèvrerie byzantine, qui distingue d'une manière essentielle nostre Relique de toutes les autres représentations de la Sainte Face d'Edesse.

   Les fragments d'anciens tissus sassanides (persans) et fatimites (arabes) trouvés collés sur la partie portérieure du support en bois constituent un autre élément très précieux qui ressort de l'étude qu'on vient de mentionner: ce sont des tissus qui remontent aux siècles avant l'an Mille. Il s'agit de "Brandomi", c'est-à-dire de "Reliques par contact": probablement elles avaient enveloppé la Relique. Au XVe siècle on avait collé sur ces reliques un autre précieux tissu broché de fils d'argent et représentant un grenadier.

   A Gênes, outre ce tissu, au début du XVIIe siècle, on a doté la Sainte Face d'un précieux réliquaire où elle est conservée. Au début du XVIIIe siècle, une série de pierres précieuses ont enrichi le reliquaire d'argent: elles sont serties dans un support d'argent et d'or qui constitue le cadre du reliquaire. Au cours des siècles, l'église de Saint Barthélémy a été transformée en fonction de la Sainte Face.