En 2005, une étude avait prouvé que l’échantillon prélevé pour les analyses n’était pas représentatif. Les parties de l’échantillon qui avaient été transmises aux 3 laboratoires pour la datation n’étaient pas semblables en termes de concentration en carbone 14. 3 experts en textiles anciens ont observé un cliché de l’échantillon prélevé avant sa subdivision. Tous 3 ont repéré un raccommodage couvrant en partie les échantillons prélevés. L’échantillon analysé était donc issu d’un racommodage qui aurait été effectué après le XIIIe siècle. Par ailleurs, la procédure n’avait pas été respectée : un seul échantillon avait été prélevé au lieu des 7 qui auraient dû être examinés et aucune analyse microscopique ou chimique n’avait été faite.
A l'inverse, les indices d’authenticité sont multiples :
- Un tissu parfaitement identique au saint suaire, provenant du fort de Massada (Israël) est conservé dans le Musée de Jérusalem. Sa datation a été prouvée et tous les détails de sa fabrication prouvent qu’il vient du même atelier de tissage que celui du saint suaire.
- Les pollens trouvés sur le linceul jouent un rôle important. Chaque pollen a une origine spécifique et ceux trouvés sur le linceul proviennent d’Anatolie et de Jérusalem, ainsi que du Bosphore, ce qui accrédite l'idée selon laquelle le saint suaire, parti de Jérusalem, serait passé par l’Anatolie, Edesse et Constantinople.
- Les empreintes de monnaie inscrites dans le linceul au niveau des paupières, apposées pour fermer les yeux du mort, sont parfaitement similaires à d'autres exposées à Budapest, qui datent de l’an 30 après Jésus-Christ.