Según el historiador bizantino Georges Gharib, en Oriente existe una antigua tradición cristiana, que se remonta al año 200 d.C., según la cual el rey Abgar de Edessa -hoy Urfa, en Armenia (Turquía)- estaba leproso y se curó al recibir un lienzo con la imagen de Cristo. Entonces se convirtió al cristianismo. El lienzo se conservó en Edessa, en un monasterio de monjes, hasta que fue trasladado a Constantinopla por deseo del emperador.

Esta tradición se conserva en la liturgia bizantina, que desde el 944 celebra cada 16 de agosto el aniversario del traslado de la reliquia de Edessa a Constantinopla, por deseo del emperador de Bizancio, Romano Lecapeno. Tanto Gharib como el inglés Ian Wilson, opinan que el "mandylion" de Edessa es la Sábana de Turín.

La sábana estaba plegada en ocho dobleces, de modo que sólo aparecía el rostro a la vista. Estuvo así doblada muchos siglos, por eso aparecen dos rayas paralelas de los pliegues por encima y por debajo de la cabeza.

Como ya hemos apuntado, el historiador Ian Wilson, graduado en la Universidad de Oxford y especialista en los estudios históricos sobre la Sábana Santa, cree que el "mandylion" que fue trasladado de Edessa a Constantinopla en el año 944, es el mismo que hoy se conserva en Turín. Esta opinión la confirma un investigador suizo, Max Frei, especialista en palinología. Frei fue quien descubrió en el lienzo de Turín gran cantidad de granos de polen de plantas exclusivas de Edessa.

Cuando tuvo lugar el saqueo de Constantinopla, el 13 de abril de 1204, un jefe de la IV Cruzada, Otto de la Roche, se apoderó de la Sábana Santa y se la trajo a Occidente. Hubiera desaparecido si los Cruzados no se la hubieran traído a Europa, ya que, el 20 de mayo de 1453, Constantinopla cae en manos de Mohamed II, destruyendo los musulmanes todo rastro de cristianismo en la ciudad.

Existe una hipótesis de que la Sábana Santa estuvo una temporada en Chipre, en poder de la orden de los templarios, que ocuparon la isla en el siglo XIII. Los caballeros templarios formaron una orden religioso-militar, fundada en 1118 por nueve caballeros cruzados de origen francés y flamenco, cuya finalidad era proteger a los peregrinos de Tierra Santa, con frecuencia diezmados por los sarracenos, así como la custodia de los Santos Lugares y la salvaguardia de las sagradas reliquias. Se llamaban templarios o caballeros del temple porque se instalaron en el recinto del templo de Salomón. Acumularon grandes riquezas, lo que les trajo la enemistad de muchos nobles y monarcas que querían apoderarse de ellas, caso del rey de Francia, Felipe IV el Hermoso, quien logró que el papa Clemente V disolviera la orden el 22 de marzo de 1312.

En 1997, durante el Congreso Científico Internacional sobre la Sábana Santa celebrado en Niza (Francia), Daniel Raffard, presidente del Centre International d'Etudes sur le Linceul de Turín, habló de la posibilidad de que la Sábana Santa hubiera estado temporalmente en Atenas, ya que, tras el saqueo de Constantinopla, Otto de la Roche confiscó el Ática y se proclamó Primer Duque de Atenas. Después se trasladaría al castillo de Ray, cerca de Besançon, propiedad de la familia de La Roche, pues Otto estaba casado con Isabel de Ray.

La Sábana Santa aparece en Besançon en 1206 en manos de Poncio de la Roche, padre de Otto de la Roche. En el castillo de Rigney, de los señores de La Roche, existe una inscripción en piedra, perteneciente a aquella época, que menciona la traída allí de la Sábana Santa desde Constantinopla, por Otto de la Roche. Por otra parte, en el manuscrito nº 826 de la Biblioteca de la Catedral de Besançon se relata que Poncio de la Roche cedió la Sábana Santa a Amadeo de Tramelay, arzobispo de Besançon, en cuya Catedral de San Esteban, donde permaneció durante siglo y medio, aparece ya en el año 1349.

En el año 248, San Luis, rey de Francia, envía a Toledo fragmentos de reliquias que recibió de Balduino II, emperador latino de Constantinopla. Aunque una de ellas está mencionada como "De la sábana del Señor", no pertenece a la Sábana de Turín, pues los tejidos son diferentes.

Es célebre la oposición del obispo de Troyes (Francia), Pierre d'Arcis, a la ostensión de la Sábana Santa, porque se hizo sin su permiso. Durante los disturbios de la Revolución Francesa, se destruyó una copia de la Sábana Santa que había en Besançon. La auténtica ya estaba en Turín.

En 1353, el lienzo pasó a Lirey, a manos de Godofredo de Charny, comandante jefe del ejército francés, influyente consejero del rey de Francia y señor de Lirey, conocido templario, en cuya familia se había extinguido el apellido de La Roche. Estaba casado con Juana de Vergy, descendiente, en sexta generación, de Otto de la Roche. En Lirey permaneció unos cincuenta años, como consta en un memorial de la Iglesia Colegiata de Lirey, que se conserva en la Biblioteca Nacional Duque de Atenas.

En el mencionado congreso científico de Niza, Rex Morgan, presidente del Centro Australiano de la Sábana Santa, habló de la posibilidad de que hubiera estado temporalmente en Inglaterra, donde estuvo prisionero Godofredo de Charny, pues en un castillo de Templecombe, que fue propiedad de los Templarios, apareció la tapa de un cofre de madera con un rostro similar al del lienzo, y en las ranuras de la madera se han encontrado granos de polen iguales que los de la sábana, quizás desprendidos de ella. La última propietaria de la familia Charny de esta reliquia fue Margarita, condesa de la Roche, viuda de Humberto de la Roche, nieto de Otto de la Roche, que murió sin hijos y que, el 22 de marzo de 1453, se la regaló a la duquesa Ana de Lusignano, esposa del duque Ludovico de Saboya, quien la conservaría con las mejores garantías.

Los duques de Saboya encargaron una urna de plata para conservarla, y construyeron la Santa Capilla para albergarla en Chambery, capital de Saboya. En la noche del 3 al 4 de diciembre de 1532, se declaró un incendio en la sacristía de la Santa Capilla, que no destruyó la Sábana Santa gracias a estar encerrada en la urna.

Pero si no destruida, sí quedó deteriorada, dejando unas huellas inconfundibles en la sagrada reliquia. Del 15 de abril al 2 de mayo de 1533, las clarisas de Chambery remendaron con triángulos de lino blanco los dieciséis orificios que hicieron unas gotas de plata fundida de la urna recalentada, que atravesaron el lienzo doblado.

El 14 de septiembre de 1578, Manuel Filiberto de Saboya la hizo transportar a Turín, nueva capital de Saboya, para acortar el viaje que hacía a pie San Carlos Borromeo, cardenal de Milán, con el fin de venerar la Santa Reliquia, en cumplimiento de un voto.

En el año 1694, la Sábana Santa se instala en la capilla adosada a la Catedral de Turín, que construyó Guarini por encargo del duque de Saboya, Carlos Manuel II, donde se conserva en la actualidad. La Sábana Santa fue colocada en esta capilla el 1º de junio del año 1694.

En 1898, por el matrimonio entre Víctor Manuel III y la princesa Elena, se hizo una ostensión de la Sábana Santa, y el abogado italiano Segundo Pía la fotografió por primera vez el 27 de mayo. En la ostensión del 4 al 24 de mayo de 1931, por la boda de Humberto de Saboya con la princesa María José de Brabante de Bélgica, vuelve a ser fotografiada, esta vez por José Enrie. En 1933 se hizo una ostensión del 24 de septiembre al 15 de octubre, con motivo del XIX centenario de la muerte de Cristo. En 1969, el doctor Judica Cordiglia sacó fotos en color con rayos ultravioleta e infrarrojos, cuando se permitió examinar la Síndone a un grupo de eruditos del 16 al 18 de junio. El 4 de octubre de 1973 se hace la primera manifestación televisiva y se da acceso a los científicos.

En 1978, con ocasión del IV centenario de la llegada de la reliquia a Turín, se celebra otro Congreso Científico Internacional y se hace una ostensión de mes y medio de duración, del 27 de agosto al 8 de octubre. A este congreso asisten cuarenta y cuatro investigadores con autorización de examinar directamente la Sábana Santa durante 120 horas entre los días 8 y 13 de octubre.

Desde que Enrie sacó sus perfectas fotografías, el lienzo ha sido exhaustivamente estudiado hasta nuestros días, principalmente por médicos, que han confirmado la correspondencia anatómica entre la Sábana Santa y todo lo que dicen los evangelios de la pasión de Jesús. Pero también se han hecho estudios técnicos por químicos, físicos, biólogos, arqueólogos, historiadores y peritos en variadas especialidades. La conclusión ha sido unánime: la Sábana Santa de Turín no puede ser obra de un falsario.

El 21 de abril de 1988 se recortó del lienzo una tira de 7 cm de larga por 1 cm de ancha para ser sometida al análisis o prueba del carbono-14 por tres laboratorios de Suiza, Inglaterra y Estados Unidos. La tira se dividió en tres fragmentos. A cada centro se mandó un fragmento junto con otros dos falsos. Solo en el Museo Británico de Londres conocían la clave del fragmento verdadero. El resultado fue que la Sábana Santa data de 1260-1390. Pero fundadas razones pusieron en duda esta afirmación.

El 18 de marzo de 1983, muere en Ginebra el desterrado rey de Italia, Humberto II de Saboya, quien deja en su testamento al Vaticano la Sábana Santa, perteneciente a la Casa de Saboya desde 1453.