После смерти Жанны де Вержи ее сын, Жоффруа де Шарни Второй, унаследовал от матери управление делами церкви Святой Марии Лирейской и занимал этот пост до самой смерти. В 1453 году Маргарита де Шарни, дочь последнего и супруга Хуберта де Виллерексель, приведшего ее к полному разорению, передала плащаницу Анне Лузиньянской, супруге герцога Лудовико Савойского, в обмен на замок и дворец. Полотно было перевезено в город Шамбери.

В 1506 году Папа Юлий Второй провозгласил статус плащаницы юридически и публично, разрешив поклонение святыне. 4 декабря 1532 года в три часа ночи в Шамбери разразился ужасный пожар; ковчежец, защищавший полотнище, частично сгорел, и несколько капель расплавленного серебра прошли насквозь через ткань, сложенную во много раз. В 1534 году монахини ордена Клариссы починили полотно, нашив на поврежденные места заплаты. В 1535-м, чтобы плащаница не пострадала во время военных действий, ей пришлось отправиться в долгое странствие, из города в город: Турин, Верчелли, Милан и Ницца. Однако в конце концов она вернулась в то же самое место, в Шамбери. 14 сентября 1578 года Эмануэль Филиберто Савойский перевез мнимую реликвию в Турин, чтобы ей мог поклониться святой Карло Борромео. В 1694 году полотнище перенесли в часовню при Туринском соборе. Осаду города оно пережидало в Генуе, но спустя много лет вернулось в собор. Между 1939 и 1946 годами, во время Второй мировой войны, плащаница тайно хранилась в святилище Монтеверджине. В 1898 году итальянский адвокат Секондо Пиа сделал с плащаницы несколько фотографий и, проявив снимки, ошибочно предположил, что фигура, запечатленная на ткани, представляет собой чудесный фотографический негатив. Однако тут же возникло и очевидное возражение: если речь идет о негативе, тогда мужчина, изображенный на плащанице, должен был быть седобородым старцем, поскольку на его портрете и усы, и борода совершенно черные. С другой стороны, так называемая кровь на негативе никак не может быть красного цвета. Фотография подтвердила подозрения, что это изображение было получено с помощью средневековой техники frottis. В 1978 году, по случаю четырехсотлетнего юбилея прибытия полотна в Турин, оно было выставлено для всеобщего обозрения с 26 августа по 8 октября. 18 марта 1983 года скончался Умберто Второй Савойский; в его завещании говорилось, что Священная Плащаница должна перейти в собственность Ватикана. 21 апреля 1988 года Церковь дала разрешение на проведение трех опытов по датировке плащаницы с помощью радиоуглеродного анализа. Опыты проводились в трех разных, независимых друг от друга лабораториях. По просьбе Святого Престола взятие образцов и оценка результатов координировались Британским музеем. Выводы о древности полотна не оставили места для сомнений: по оценке Оксфордской лаборатории, его возраст составлял 750 лет, по оценке Цюрихской — 675, а по оценке Тусонской лаборатории — 646. То есть средняя величина равнялась 690 годам. Определенно, плащаница была создана между 1260 и 1390 годами. 31 октября 1988 года Церковь приняла результаты экспертизы и тем самым положила конец всяким спорам. С тех пор Церковь определяет статус плащаницы как "икона".

24 февраля 1993 года ее переместили в главный алтарь Туринского собора, чтобы дать возможность провести в часовне постройки Гварини реставрационные работы. 5 сентября 1995 года кардинал Джованни Сальдарини объявил о двух ближайших экспозициях: первая — с 18 апреля по 14 июня 1998 года, вторая — с 29 апреля по 11 июня 2000-го. В ночь с 11 на 12 апреля 1997 года новый пожар значительно повредил часовню, в которой помещалась плащаница. Один из пожарных сумел разбить защитное стекло и спасти полотнище из огня. 18 апреля 1998 года открылась последняя на сей день из его публичных экспозиций. Со времен постановления Папы Климента Седьмого позиция Церкви по отношению к плащанице не переменилась: "Речь идет не о подлинной Плащанице Господа Нашего, а о полотне или картине, созданной по подобию или в подражание этой плащанице". Прозрачный эвфемизм, на деле означающий, что речь идет о фальшивке.