Das Tuch ist deshalb so umstritten, weil es sich nicht um das Grabtuch irgendeines Menschen handeln soll - der heute keine direkte Bedeutung mehr hat -, sondern weil es als das Grabtuch Jesu Christi verehrt wird. Damit wäre das Abbild auf dem Tuch eine Art Foto des Jesus von Nazareth. Das Tuch wäre damit auch ein objektiver Zeuge für das zentrale Ereignis des Christentums, nämlich der Kreuzigung, Grablegung und (vielleicht auch) Auferstehung Jesu Christi. Die Bewertung der Beobachtungen und Untersuchungsergebnisse hängt daher natürlich sehr von der religiösen Überzeugung des Betrachters ab. Die meisten Wissenschaftler, die sich intensiver mit dem Grabtuch beschäftigt haben, halten es für echt, stehen aber bezüglich der Entstehung des Abbildes vor einem Rätsel. Einige halten es für eine mittelalterliche Fälschung, haben jedoch ebenfalls keine einleuchtende Erklärung für die Entstehung des Abbildes, welches dann ja eine Art Gemälde sein müsste.
Anhaltspunkte, dass dies nicht möglich sein kann, sind u.a.: Die Geschichte des Tuches läßt sich bis in die Antike zurückverfolgen Das Abbild ist ein fotografisches Negativ und enhält eine dreidimensionale Tiefeninformation, da die Grauabstufung um so dunkler ist, je näher das Tuch am Körper war. Es gibt keine Spuren von Farbe, das Abbild ist eine Art Vergilbung des Tuches. Alle anatomischen Details sind richtig, kein mittelalterlicher Maler verfügte über die entsprechenden Kenntnisse.
Das Ergebnis der C14-Altersbestimmung ( "Das Tuch stammt aus dem Mittelalter") hat die Diskussion um das Tuch angefacht, da alle übrigen Untersuchungsergebnisse für eine Echtheit des Tuches sprechen.