Volto e nuca
Dallo studio medico legale dell'impronta impressa sulla Sindone, risulta evidente come l'uomo che vi fu avvolto sia stato percosso nelle ore precedenti la sua morte.
Osservando il volto, si notano delle tumefazioni che sembrano potersi identificare con ematomi, particolarmente visibili sull'emivolto destro, che si presenta più gonfio di quello sinistro. Inoltre si rivelano segni attribuibili a ferite lacero-contuse, particolarmente in corrispondenza delle arcate orbitali. La piramide nasale è deviata a causa di una frattura. Sulla fronte, sulla nuca e lungo i capelli sono evidenti numerose colature di sangue, ad andamento sinuoso, che sgorgano da ferite da punta di piccolo diametro.
Tali ferite, disposte a raggiera intorno al capo e che salgono sin sulla sommità della calotta occipitale, sembrano provocate dall'imposizione sul capo di un casco di aculei acuminati. Da notare la colatura al centro della fronte sgorgata da una ferita della vena frontale, che assume la caratteristica forma di un '3' rovesciato, poiché segue l'andamento delle rughe della fronte. Le righe orizzontali scure che delimitano il volto e la nuca sono dovute a pieghe del tessuto.

Tronco e dorso
La cute del tronco e del dorso presenta oltre un centinaio di ecchimosi escoriate, consistenti in figure tondeggianti e abbinate, lunghe circa due centimetri, visibili anche sugli arti inferiori. Sembrano lesioni provocate dal flagello, strumento romano di tortura, costituito da un manico di legno da cui si dipartono delle corde al termine delle quali sono fissati i "taxilli", dei piccoli piombi a forma di manubrio, affiancati a due a due. In alcuni punti sono anche visibili i segni avvolgenti lasciati da tali corde.

All'altezza della zona scapolare sinistra e sovrascapolare destra si osservano delle ecchimosi a forma quadrangolare, riferibili ai segni lasciati da un oggetto pesante e ruvido che può essere identificato con il "patibulum", l'asse orizzontale della croce che a volte il condannato portava su di sé sino al luogo dell'esecuzione.

Sulla parte destra del petto spicca una grande chiazza di sangue che fuoriesce da una ferita di forma ovoidale all'altezza del quinto spazio intercostale destro. Le caratteristiche di questa ferita sono importanti, in quanto mostrano che essa fu inferta dopo la morte del soggetto. Anche il sangue che ne sgorga, la cui colatura continua sul dorso all'altezza delle reni, evidentemente per uno svuotamento della cavità toracica al momento della deposizione in orizzontale del cadavere, si presenta circondato da un alone sieroso costellato da macchie rossastre, come avviene per il sangue uscito da un cadavere in cui la parte sierosa si è già separata da quella corpuscolata.

Arti superiori e mani
Sull'immagine anteriore sono ben identificabili le impronte lasciate dagli arti superiori.

Le braccia (la cui immagine non è più visibile a causa della strinatura del tessuto dovuta all'incendio di Chambéry) sono distese. Sugli avambracci, che presentano una leggera flessione verso l'interno all'altezza dell'articolazione del gomito, sono visibili lunghe colature di sangue. La mano sinistra è sovrapposta alla destra. Sul polso sinistro è ben visibile una caratteristica chiazza di sangue, formata da due colature divergenti, il cui angolo è riferibile alle due diverse posizioni assunte dal condannato sulla croce: quella accasciata e quella sollevata. Il sangue fuoriesce da una ferita di forma ovale, riconducibile alla lesione da uno strumento da punta, quale un chiodo, sul quale sia stata esercitata una trazione. Particolarmente interessante è la localizzazione di tale ferita, che non si presenta nel palmo della mano, secondo l'iconografica tradizionale della crocifissione, ma nel polso, esattamente in uno spazio libero tra le ossa del carpo, chiamato "spazio di Destot". L'infissione in tale sede corrisponde a esigenze di sicurezza del fissaggio degli arti superiori alla croce: i tessuti del palmo non possono, infatti, reggere il peso del corpo senza lacerarsi. Il fatto che l'inchiodamento degli arti superiori dei crocifissi non avvenisse nel palmo è stato anche confermato dal ritrovamento nei pressi di Gerusalemme dello scheletro di un crocifisso del I secolo. Un'analoga ferita è presente anche sul posto destro, ma non è visibile perché coperta dalla mano sinistra.

Arti inferiori
Gli arti inferiori sono ben individuabili, sia nella figura anteriore che in quella posteriore.
Su di essi sono evidenti i caratteristici segni del flagello. Entrambe le ginocchia presentano delle escoriazioni, molto probabilmente dovute a cadute, poiché in queste zone, come sulle piante dei piedi, sono state individuate tracce di terriccio. Da notare ancora che il ginocchio sinistro è stato fissato dalla rigidità cadaverica in posizione più flessa rispetto al destro, e perciò l'arto sinistro risulta nell'immagine più corto del destro.

I piedi sono ben visibili nell'impronta posteriore, mentre su quella anteriore risulta evidente una macchia di sangue, ma non l'impronta somatica dell'arto. La pianta del piede destro è nitidamente impressa, mentre del sinistro è visibile solo la parte posteriore, in prossimità del tallone. Ciò suggerisce che la crocifissione sia avvenuta utilizzando un solo chiodo e sovrapponendo il piede sinistro al destro. Sulla pianta del piede destro si nota il foro di uscita del chiodo, da cui si dipartono rivoli di sangue che scendono verso le dita. Altri invece scendono verso il calcagno e sono fuoriusciti dunque al momento della deposizione, quando il corpo si trovava in posizione orizzontale.

Bruciature, aloni e lacune
Nel 1532 scoppiò un incendio nella cappella del castello ducale di Chambéry, dove era conservata la Sindone, ripiegata, in una cassetta d’argento. Una goccia di metallo fuso caduta sul Lenzuolo ne trapassò tutti gli strati, distruggendo il tessuto. Questo spiega il ripetersi simmetrico delle caratteristiche lacune a forma di triangolo. Le due linee nere strinate che corrono ai lati della figura sono dovute al contatto con la parete surriscaldata della cassetta.
Tali lacune furono riparate dalle Clarisse di Chambéry nel 1534, che provvidero a coprirle con delle toppe. Per rinforzare la struttura del Lenzuolo danneggiato dall’incendio le suore cucirono inoltre la Sindone e le toppe su di un tessuto di lino, detto telo d’Olanda. Per motivi di conservazione del telo sindonico, tali toppe sono state rimosse nel 2002, ed il telo d’Olanda sostituito con un nuovo tessuto di supporto, riconoscibile sotto le bruciature per il diverso colore e la differente trama.

Aloni d'acqua
Le macchie a forma di rombo, che si ripetono più volte al centro e lungo i bordi del lenzuolo stesso, sono dovute a dell’acqua che ha bagnato il tessuto in qualche momento della storia della Sindone. Anche in questo caso le impronte appaiono ripetute in modo simmetrico a causa della modalità di piegatura del Lenzuolo. Il bordo seghettato dell’alone è dovuto alle sostante presenti sul Lenzuolo trasportate dall’acqua.

Tracce di bruciatura anteriori all'incendio di Chambéry
Sulla Sindone sono evidenti ulteriori lacune tondeggianti, anch’esse a decorso simmetrico. Tuttavia la diversa disposizione rispetto alle bruciature di Chambéry suggerisce un sistema di piegatura differente. Tali bruciature sono sicuramente anteriori all’incendio del 1532, in quanto già documentate in una copia pittorica della Sindone del 1516, oggi conservata a Lierre, in Belgio.

Le lacune agli angoli superiori e la striscia riportata
Lungo tutto il margine che convenzionalmente si indica come superiore (la Sindone viene infatti esposta con l’impronta anteriore alla sinistra di chi guarda) è stata anticamente cucita una striscia dello stesso tessuto della Sindone. Si ignora la ragione di un tale riporto, anche se sono state fatte molte ipotesi. Ai bordi estremi questa striscia presenta due vistose lacune, sotto le quali compare il tessuto di supporto. Anche in questo caso non si conosce quando e perché avvenne questa mutilazione, certamente antica. Lungo il margine inferiore della lacuna in alto a sinistra di chi guarda vi è la zona da cui vennero effettuati i prelievi di due campioni di tessuto: nel 1973 per indagini merceologiche sul tessuto e nel 1988 per la radiodatazione con il metodo del C14.

Positivo e Negativo
Immagine in positivo
La fotografia in bianco e nero del volto dell'uomo della Sindone evidenzia come la differenza di tonalità tra i valori chiari e quelli scuri dell'impronta sia talmente ridotta che l'occhio riesce a percepire soltanto le fattezze di un volto umano nella sua globalità, mentre i particolari non sono facilmente individuabili e comprensibili. L'immagine presenta un volto con una distribuzione di luminosità che è esattamente opposta a quella che percepiamo nella realtà in cui le parti più sporgenti presentano tonalità più chiare rispetto a quelle relative a strutture anatomiche più lontane. L'impronta sindonica si comporta, pertanto, come un negativo fotografico. Diverso è il comportamento delle macchie di sangue, direttamente decalcate sul tessuto.

Immagine in negativo
Nel negativo della fotografia della Sindone è evidente come i chiaroscuro siano invertiti rispetto ad un negativo fotografico normale. Inoltre è presente la trasposizione spaziale, il cui effetto consiste nello scambio della parte destra con la sinistra e viceversa. Il telo, che è di colore chiaro, appare scuro, mentre le macchie corrispondenti alle zone anatomiche in rilievo risultano chiare, con sfumature di intensità che rispecchiano l'andamento curvilineo del volto. Ci troviamo quindi di fronte al vero aspetto dell'uomo della Sindone come potremmo osservarlo se si trovasse di fronte a noi, compreso il corretto posizionamento delle parti destra e sinistra.