Le musée - installé au 28 de la Via S. Domenico, dans la crypte de l’Eglise du Saint-Suaire - offre un parcours complet sur les recherches effectuées sur le Saint-Suaire, depuis le XVIe siècle jusqu’à nos jours.
Depuis 1898, de nombreux chercheurs de diverses disciplines ont tenté de « lire » le Saint-Suaire : les recherches scientifiques ont pour point d’orgue l’image tridimensionnelle du visage de l’Homme du Suaire, élaborée en 1978 par une équipe dirigée par Giovanni Tamburelli.
Une place importante est faite à d’autres études : sur le tissu et son tissage, sur les traces microscopiques, sur les recherches médico-légales, sur les empreintes de pièces de monnaie laissées sur le Linceul, et sur les analyses iconographiques.

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