Един експеримент, директно извършен върху платното, т.нар. рентгенофлуоресцентен спектрален анализ, даде доказателството, че подозираните петна от кръв наистина са от кръв. Част от лена беше изложен за кратко време на висока доза рентгеново облъчване, при което плащеницата започва флуоресцира. Тъй като всяка молекула под въздействието на високи енергии флуоресцира по определен, характерен за нея начин, може да се определи химическият състав на изследвания материал. Петната показват удивително големи количества желязо. Желязото обаче е главната съставка на кръвта.
За американския химик д-р Уолтър Маккроун наличието на желязо е доказателство, че Туринската плащеница не може да бъде автентична-твърдение, което повтаря на юбилея на Американското дружество за стимулиране на науката през 1971 г. Той смята, че желязото в петната е ясно сведение за боя на основата на железния окис, която се използва от XIV в. Химикът никога не е виждал с очите си плащеницата!
Тази теза беше опровергана с друг експеримент, при който частици от плащеницата се третирали с хидразин и пари на мравчената киселина и се осветявали с ултравиолетова светлина. Тогава порфириновите молекули започват да светят в червено. Порфиринът възниква по време на хемообразуването и се смята като сигурен знак за наличието на кръв в случаите, когато хемоглобинът е разрушен от въздействието на топлината.
Експериментите на американските учени доказаха, че мастиленосиният цвят на изображението е предизвикано от промени в химичната структура на целулозата на лена. В лабораторните опити се постигнаха същите степени на оцветяване като целулозата, която се разграждала под въздействието на различни окисляващи агенти. С остаряването тази картина става още по-ясна. Още през 1924 г. френският биолог проф. Пол Виньон постигна забележителен успех със своите експерименти по тъй наречената теория на вапорографията. Виньон доказа, че потящото се тяло, което е полято със смес от леко масло и алоева тинктура (Aloe medicinalis), дава същото оцветяване, което виждаме и на плащеницата, тъй като потта се разлага на съдържащи амоняк групи, които предизвикват окислителен процес в целулозата. Това оцветяване е най-силно там, където платът допира тялото, и става все по-слабо с отдалечаването му от тялото. Това обяснява защо изображението отговаря на фотографски негатив. Според Виньон отпечатъкът върху лена е възникнал от амонячни пари, които тялото освобождава при изпарението на уриносъдържаща сяра. Всмуканият от платното разтвор от алое и смирна реагира, при което се образува амониев карбонат, чиито пари оцветяват в тъмно във влажната атмосфера между кожата и ленената кърпа влакната в пряка пропорционалност с контакта с тялото.
Видимо по-тъмното оцветяване на петната кръв се получава при по-силна химична реакция. Евангелието на Йоан описва обилното използване на алое при погребението на Иисус: „Той дойде и сне тялото Иисусово. Дойде също и Никодим (който беше ходил изпреди при Иисуса нощя) и донесе около сто литри смес от смирна и алой. Тогава Взеха тялото Иисусово и Го обвиха в повивки с благовоният, както по обичая си иудеите погребват.“ (Йоан 19:38–40) Експериментите на Виньон срещнали през 1933 г. ожесточена критика, тъй като необходимите за химическата реакция телесни соли и необходимата за изпарението телесна топлина не са в достатъчна концентрация в мъртвото тяло. Опитите обаче показват, че проста смес от алое и смирна във влажна атмосфера оставя неразрушим отпечатък върху плат. Виньон показва, че даже и при много кратко въздействие от 45 секунди се оставят слаби следи, които оставят върху фотографския негатив по-ясно видимо позитивно изображение.
Доказателството за вапорографския произход на отпечатъка би могло да сложи край на всички други спекулации. Църквата обаче посрещнала теорията с три аргумента:
а) Според строгите законови норми за чисто еврейско погребение тялото, преди да се балсамира, трябва да се измие и почисти. Следователно следи от кръв са невъзможни.
б) Ако тялото се увие, както е предписано, с плащеницата, биха се образували безформени, размити по ширина отпечатъци и напълно изкривен портрет за разлика от долната, плоско лежаща част от плащеницата. (Този аргумент не е убедителен, защото напоеният плат е малко твърд. Платът не попада във всяко снижение на тялото, а докосва само експонираните части на тялото.)