Материя Плащаницы представляет собою льняное полотно, тканое зигзагом. Такая ткань, получившая название «Дамаск», изготовлялась на Ближнем Востоке, например в Сирии, со II века до P. X. по конец I века по P. X. В более ранние или поздние времена подобные ткани неизвестны. Ткань «Дамаск» была весьма дорогой, и из нее были сшиты покрывала ветхозаветной скинии, одежды священников Иерусалимского храма и левитов. И то, что именно она использовалась для Плащаницы, вполне согласуется с повествованием Евангелия о состоятельности Иосифа из Аримафеи, решившего погребсти Тело Христа (см.: Мф. 27,57–60). Возможно, единственный раз за все время пребывания Своего на земле «Одеяйся светом, яко ризою» был облачен таким тонким и драгоценным одеянием.
На Плащанице сохранились отпечатки двух монет, которыми, согласно древнему обычаю, были покрыты глаза Претерпевшего смерть. Знаменательно, что данные монеты оказались крайне редкими, они чеканились только около 30 года по Р.Х. Здесь надпись «император Тиберий» (TIBEPIOU KAICAPOC) сделана с ошибкой: CAICAPOC. В различных коллекциях было обнаружено еще пять подобных монет.
На Плащанице обнаружены следы рассыпанных вокруг тела цветов, отпечатки двадцати восьми видов идентичны с теми, которые растут на Ближнем Востоке, двадцать из них произрастают непосредственно в Иерусалиме, а другие восемь – в его окрестностях. Цветут эти виды только весной в марте – апреле. Это время иудейской пасхи. Пыльца, собранная с ткани Плащаницы, подтверждает пребывание полотна в Палестине и последующие переносы ее в Византию и Европу. На Плащанице совершенно отсутствуют следы красок, связанных с изображением. К тому же пропорции изображения идут вразрез с правилами средневекового искусства. Тело запечатлено слишком реально – в этом плане Плащаница уникальна. Изображение на полотне является негативом, причем идеально правильным по тонам в зависимости от расстояния, одного тела и полностью соответствует евангельскому повествованию о страданиях, крестной смерти и погребении Христа, а порой дополняет и уточняет это повествование. По заключениям судебно-медицинских экспертиз, на Теле Умершего было множество прижизненных кровоточащих ран от тернового венца, от избиения бичами и палкой.
Спасителя избивали тремя типами бичей. Расположение ран показывает, что солдат было двое, один из них стоял слева, другой справа. Как считают судебные эксперты, Христа согнули, и продели в кольцо кисти рук, которые, по римскому обыкновению, были привязаны к низкому столбу, и били сначала по спине, потом по груди и животу, орудуя бичами круговым движением с плеча. Плети так крепко обхватывали тело, что, когда отделялись от него, рвали кожный покров. Страшными разрывами усыпана вся спина, поясница и ниже. На Плащанице остались следы 98 ударов флагрума (кнута с тяжелыми гирьками или шариками). Кнуты делались из одного, двух или трех ремней затвердевшей кожи с металлическими гирями, гвоздями или шариками на концах.
Затем Осужденного на смерть стали избивать палками, Его били по голове, лицу, рукам, по всему телу. На правой щеке длинный кровоподтек, этот удар повредил щеку и сломал носовой хрящ; была рассечена скула. От ударов по голове шипы тернового венца вонзались все глубже и глубже, протыкали и вены, и артерии, оставляя глубокие ранения, из которых обильными потоками изливалась кровь. А терновый венец представлял собою не один ободок из колючих терний, но сплошную шапку: тростниковый каркас переплетали ветвями терновника, а шипы загибали внутрь к голове. Христос, единственный в истории, был увенчан перед распятием терновым венцом и облечен в багряницу.
На казнь Он шел босым, в области правой пятки полотно впитало много земли и пыли, в них содержится аргонит с примесью железа и стронция. Это довольно редкое вещество присутствует в почве Иерусалима. Тот же тип пыли остался на коленях и на кончике носа. Под тяжестью Креста измученный и обессиленный Христос несколько раз падал. Плащаница запечатлела на правом плече две темные опухоли и глубокий след от тяжелого бруса Креста, который Он нес к месту казни.