Il Santo Volto è stato oggetto di ricerche storiche da parte di molti studiosi - va ricordato, in particolare A. Calcagnino (inizio del secolo XVII) -; ma il primo studio veramente "scientifico" della Reliquia è stato condotto in tempi recenti dalla Prof. Colette Dufour (dell'Università di Genova), coadiuvata, per la parte tecnica, dal Prof. Pico Cellini (di Roma), il quale ha "smontato" l'Oggetto; così che, con l'aiuto pure di radiografie e tomografie, si sono potuti osservare e studiare i singoli "pezzi" di cui è composto.

   Anzitutto si è constatato che l'Immagine è una tempera "a uovo" - conformemente ai "ritratti" dell'epoca imperiale romana (e, prima ancora, egiziana) -. L'Immagine risulta leggermente ritoccata qua e là (come mostra la tomografia). Sotto la tempera esiste un lino, di cui si vedono chiaramente i bordi: potrebbe trattarsi del lino di cui parla la tradizione: che cioè Gesù impresse la figura del Suo Volto nel lino sul quale inutilmente il pittore (Anania), inviato dal re Abgar di Edessa, tentava di ritrarre Gesù. Esiste anche, però, un'altra tradizione, secondo la quale il pittore Anania avrebbe eseguito effettivamente il ritratto di Gesù: quello, appunto, che noi ammiriamo.

   Il Lino è incollato su una tavoletta di cedro, antichissima, inserita, a sua volta (al tempo in cui il Santo Volto si trovava a Costantinopoli), in un più ampio supporto di legno, sul quale è stato inserito il preziosissimo ornato di filigrana, di cui parleremo tra poco. Il supporto più piccolo, originario, conserva tracce di un precedente ornato, attorno al volto del Cristo: cioè una serie continua di piccole perle, di cui restano ancora i buchi nei quali erano inserite: prova evidente, insieme ad altre, dell'antichità dell'Oggetto.

   A Costantinopoli fu eseguito - come si è detto - il preziosissimo ornato in filigrana di argento e oro, con una serie di dieci formelle a sbalzo, in cui è rappresentata l'origine del Santo Volto, assieme ad alcuni episodi salienti della sua storia, fino alla traslazione a Costantinopoli. Si tratta di un vero capolavoro di oreficeria bizantina, che distingue essenzialmente la nostra Reliquia da tutte le altre riproduzione del Santo Volto di Edessa.

   Altro elemento preziosissimo, emerso nello studio di cui sopra, sono i frammenti di antiche stoffe sassanidi (persiane) e fatimite (arabe) ritrovate incollate alla parte posteriore del supporto di legno: stoffe che risalgono ai secoli precedenti il Mille. Si tratta di "Brandomi", cioè "Reliquie per contatto": esse avevano avvolto, probabilmente, la Reliquia. Sulle medesime è stato incollata, nel secolo XV, un'altra preziosa stoffa, - ligure -, intessuta di fili di argento e rappresentante un melograno.

   A Genova, oltre alla stoffa cui si è accennato, il Santo Volto è stato pure dotato di una preziosa Teca di argento (inizio del secolo XVII), dove la Reliquia è custodita. All'inizio del secolo seguente (XVIII) la Teca di argento è stata ulteriormente arricchita con una serie di pietre preziose, incastonate in un supporto di argento e oro, che le fa da cornice. Ma proprio in funzione del Santo Volto la chiesa stessa di San Bartolomeo è stata trasformata e abbellita lungo i secoli.