Das Grabtuch gelangt von Konstantinopel über Frankreich nach Turin 

Im Jahr 1982 fand der römische Philologe Prof. G. Zaninotto in der Vatikanischen Bibliothek eine Handschrift aus dem 10. Jahrhundert mit einer Festrede anlässlich der Ankunft des Bildes von Edessa in Konstantinopel. In dieser Rede beschreibt Gregorios, der Archidiakon der Hagia Sophia sogar die auf dem Tuch sich abzeichnende Seitenwunde. 

Im 12. Jahrhundert finden sich im byzantinischen Raum Darstellungen der Grablegung Christi, die den Leichnam in ähnlicher Position zeigen wie auf dem Grabtuch. 
Im Jahr 1204 wurde Konstantinopel im Zuge des vierten Kreuzzuges erobert, das „Bildnis von Edessa“ verschwand. Es gibt drei Quellen (aus dem 8. und dem 12. Jahrhundert), die den Schluss zulassen, dass das Bildnis von Edessa eine Ganzkörperdarstellung Christi war. Robert de Clari, der offizielle Chronist des vierten Kreuzzuges schrieb 1204, dass er in Konstantinopel das Leichentuch Christi gesehen habe, es habe Abdrücke eines vollständigen menschlichen Körpers getragen. 

Im Jahr 1353 erhielt der französische Ritter Geoffroy de Charny vom König den Auftrag, eine Stiftskirche in Lirey in der Champagne zu bauen. Dort wurde das Grabtuch erstmals – dokumentiert durch ein Pilgermedaillon – ausgestellt. Im Jahr 1457 ging das Grabtuch in den Besitz des Hauses Savoyen über, es wurde nun in einer Kapelle in Chambery, Frankreich verwahrt. Im Jahre 1578 wurde das Grabtuch nach Turin gebracht, wo es bis heute in der Kathedrale San Giovanni Battista aufbewahrt wird – mit einer kurzen Unterbrechung: Während des zweiten Weltkrieges wurde es von 1939-1946 nach Süditalien gebracht. Es blieb im Besitz des Hauses Savoyen über das Ende ihres Königtums in Italien im Jahre 1946 hinaus. Nach dem Tod des ehemaligen italienischen Königs Umberto II. von Savoyen im Jahr 1983 wurde es dem Papst und seinen Nachfolgern vererbt, unter dem Vorbehalt, dass es für immer in Turin bleibe.