As origens do manto são controversas. Vários estudos utilizando datação por carbono-14 apontam que teria sido fabricado na idade média, entre os anos 1260-1390. Alguns estudiosos têm apontado que a utilização deste teste para datação é duvidosa, pois não se sabe por que tipo de situações o manto passou, contaminando o material.
Durante a idade média, era muito comum a fabricação de relíquias religiosas pela Igreja. Para uma comunidade, ter uma relíquia significava peregrinação, e ter peregrinos era uma importante fonte de receita, movimentando de forma importante a economia. Assim, houve vários mantos disputando o título de manto "original" ao longo da história.
Ao observarmos o manto a olho nu, temos uma imagem de frontal e dorsal de um homem usando barba e com cabelos compridos. O negativo de uma fotografia do sudário mostra nitidamente um homem.

Fonte: O Sudário de Turim

Fonte: O mistério do santo sudário
Estudos realizados no século XX apontaram alguns elementos interessantes, sendo que um dos mais importantes refere-se ao problema da proporcionalidade do rosto. Se a imagem da face realmente tivesse sido produzida por um corpo em contato com um tecido, ficaria bastante distorcida (confira aqui a distorção). Isso porque a cabeça humana tem três dimensões, enquanto que a imagem do manto possui duas dimensões.
Mas o mais impressionante é a possibilidade de que o sudário tenha sido a primeira fotografia. Embora não se possa identificar a presença de sulfato de prata, composto presente em negativos fotográficos, visto que a Igreja não permite mais exames do sudário, foi possível reproduzir em laboratório um manto semelhante ao de Turim utilizando técnicas fotográficas rudimentares.
Alguns pesquisadores apontam que Leonardo da Vinci seria a única pessoa capaz de realizar tal feito na idade média. Considerando o contexto religioso, e as poderosas forças políticas e econômicas interessadas na produção de relíquias, a família Savoia teria encomendado a fabricação de uma relíquia a Leonardo.
Além da especulação, há indícios sugestivos da mão de Leonardo: analisando as imagens do rosto do manto, ela encaixa-se perfeitamente a seus desenhos, indicando que utiliza o mesmo sistema de proporções. Ainda, os traços do manto conferem de forma significativa com auto-retratos de Leonardo.
Mesmo que nunca se prove que foi obra de Leonardo da Vinci, seria irônico que o sudário, uma das mais importantes relíquias religiosas do mundo, tivesse sido construído pela ciência, com a tecnologia mais avançada da época somente redescoberta centenas de anos depois. Mais irônico ainda que o rosto de um ateu representasse o ícone maior da cristandade.