用肉眼观察，除了发现裹尸布是由一种特殊编织法编织成的以外，在裹尸布背面几乎看不出其他什么东西。负责该项修复工作的瑞士纺织专家表示，该裹尸布上的编织法是公元1世纪以前常见的技艺。
当时，裹尸布的背面被详细地拍摄下来，并被发表在一本由一名教会高级官员Mons。 Giuseppe Ghiberti出版的书上。在裹尸布修复完成后，另一块牢固的布料重新将裹尸布背面覆盖住了。该研究项目带头人、意大利帕多瓦大学吉由里－凡提教授说，“当我看到书上的那幅照片时，我感觉裹尸布背面有一个微弱的影像。我觉得可能是因为用肉眼所以看不出来。”
都灵裹尸布显示的头像
研究学者综合利用“傅立叶转换”（Fourier transform）、放大和“模板匹配”（Template Matching）等技术对书中的照片进行图像增强处理，最终发现了一张男人面孔的影像。
新发现的影像经过三维立体处理，在形状、尺寸和位置方面与原先在裹尸布正面发现的一个遭受刑罚的长胡子男人的影像相吻合。
经过处理的得到的影像
凡提说，“虽然影像非常微弱，但像鼻子、眼睛、头发和胡须这些特征却是相当的明显。但这影像与我们早先发现的脸孔影像存在着细微的差别。比如说，背面脸孔影像显示两个鼻孔一样清楚，而在正面脸孔影像中，右鼻孔较不明显。”
然而图像增强程序并没有像裹尸布正面那样把整个躯体的图像显露出来。“如果的确存在，那可能是被数字图像自身的误差所干扰影响了。我们已经发现了一个可能是手的影像。”在裹尸布两面发现同一张面孔，这被认为是赝品的显着特征：在一块布料上印上图像，涂料渗透过布料到达背面成像。凡提说，“但这块裹尸布不可能是赝品。裹尸布两面的人面影像都是很肤浅的，只是存在于亚麻布的最外层纤维上。如果是渗透形成，那么布料从正面到背面整层纤维都应该有颜料，事实上这块裹尸布中层纤维没有颜料。伪造的裹尸布要做到这些特征，显然相当困难。”
