Durante trabajos de un proyecto de conservación de la Síndone llevado a cabo en 2002, la Síndone fue estirada para ser almacenada en un soporte plano, y se registraron sus dimensiones, dando como resultado 4.42 m de largo, 1.14m de ancho, y un grosor promedio de 0.35mm. Las dimensiones pueden haber sido más bien concebidas sobre otro sistema de medida en el contexto espacio temporal de su origen. En el área de Palestina, en el siglo primero, el codo, era una medida comúnmente usada. Equivalía a aproximadamente 55.1cm. Bajo este sistema, la Síndone mediría aproximadamente 8 codos de largo por 2 de ancho¹. La pieza principal de la Síndone, que contiene la imagen, tiene unida a uno de los lados, una banda longitudinal de unos 8cm de ancho (contada dentro del 1.14m de ancho indicados arriba). Esta franja se ha asociado a la misma pieza original de tela, como si se hubiera retirado una franja intermedia y se hubiera vuelto a unir la pieza grande con la sección restante que tenía el orillo. Sin embargo, la longitud de la banda no es exactamente igual a la de la pieza principal, siendo 16 cm mas corta de un extremo y 36cm en el otro².

La Síndone está hecha de lino, una fibra vegetal, obtenida de la planta herbácea Linum usitatissimum, y cuya semilla (linaza) es ampliamente usada con fines alimenticios. Es una fibra usada desde la antigüedad. Tiene poca elasticidad, lo que le concede una “memoria” por la cual, el tejido puede verse arrugado con facilidad, y conservar esas arrugas a lo largo del tiempo.  Un análisis microscópico de fragmentos de la Síndone evidenció también trazas de algodón de la variedad Gossypium herbaceum³, presuntamente originaria del África Subsahariana y Arabia.

Las fibras que forman los hilos de la Síndone, están torsionadas en Z, es decir, cohesionadas en sentido horario para formar cada hilo (visto desde arriba en la sección transversal del hilo). Cada hilo tiene entre 70 y 120 fibras de lino, más finas que un cabello humano, que conforman un diámetro promedio de 0.25mm. Los hilados en la Síndone son irregulares, lo que podría explicarse en parte por una técnica de hilatura artesanal, y en alguna medida por la naturaleza misma de la fibra del lino. El tejido que forman dichos hilos es del tipo Sarga, que hace parte de las técnicas de tejido plano. Cada tipo usa un ligamento diferente, es decir un patrón específico en el que los hilos de urdimbre (verticales) se entrelazan con los hilos de trama (horizontales). En el caso de la Síndone, el ligamento es del tipo llamado Sarga, en relación 3/1 (ver Figura A), lo que significa que un hilo de trama pasa sobre tres hilos de urdimbre (como muestra la figura abajo), con un desplazamiento progresivo a lo ancho del punto de cruce. Este desplazamiento es el que genera líneas diagonales visibles en la tela. La densidad promedio de hilos por cm² de la tela de la Síndone es 38 hilos/cm² para la urdimbre, mientras que para la trama es de alrededor de 26 hilos/cm², siendo estos valores superiores comparados con los de copias de la Síndone y otros textiles similares.⁴ Análogamente, en algunos tejidos, como el de la Síndone, existe un patrón organizativo de dichas diagonales a lo ancho de la tela, alternando periódicamente la inclinación en dos direcciones opuestas, formando un patrón similar a una espiga, como se observa en las figuras C y D.