Авторы гипотезы утверждают, что да Винчи сумел при помощи сульфата серебра и используемой как камера-обскура темной комнатой запечатлеть собственное лицо на ткани плащаницы. Схожесть между отпечатанным на плащанице лицом и автопортретом Леонардо открыла Лилиан Шварц, которая еще в 1980-х создала сенсацию, сравнив черты "Моны Лизы" и ее создателя и указав на их подобие.
По версии авторов гипотезы, да Винчи должен был подделать плащаницу с тем, чтобы новая "реликвия" заменила старую, тоже поддельную. В 1453 году ее купили представители влиятельной Савойской династии, и на полвека плащаница исчезла из поля зрения современников. Когда она появилась перед верующими вновь, то это уже была работа да Винчи.
Один из противников этой гипотезы, директор колорадского Центра по изучению Туринской плащаницы профессор Джон Джексон указывает, что изображение плащаницы впервые встречается на медальоне XIV века, почти за сто лет до рождения Леонардо. Кроме того, не существует никаких прямых доказательств, что художник вообще имел хоть какое-то отношение к реликвии.
В 1988 году при помощи радиоуглеродного анализа Туринскую плащаницу датировали 1260 – 1390 годами.
Эту дату оспаривают и противники, и сторонники подлинности плащаницы: ткань так сильно загрязнена, что ее возраст может быть как намного больше, так и намного меньше. Ватикан официально не признает плащаницу подлинной, однако считает ее важным напоминанием о страстях Христовых.