Una teoría científica que no descarta la relación del sudario con Jesús, implica a los gases que escapan de un cadáver en las primeras fases de descomposición. Las fibras de celulosa que componen la tela están revestidas por una fina capa de fécula, con fragmentos de almidón, azúcares y otras impurezas. Esta finísima capa (180 a 600 nm) fue descubierta al utilizar un microscopio de contraste fasado. La imagen muestra su parte más fina, la que carga con el color, mientras que la prenda subyacente está sin colorido. La capa de hidratos de carbono sería en esencia incolora salvo en algunos sitios donde un cambio químico le ha otorgado un color pajizo. La reacción implicada es similar a la que tiene lugar al calentar el azúcar para producir caramelo.
R. N. Rogers y A. Arnoldi proponen esta explicación natural en un artículo titulado El Sudario de Turín: una reacción amino-carbonila (reacción de Maillard) podría explicar la creación de la imagen (ver Referencias), que no descarta una invocación sobrenatural ni una intensificación de un proceso natural. Según ella, los aminoácidos del cuerpo humano reaccionan pronto con la capa de hidratos de carbono, antes de que los líquidos producto de la descomposición manchen o dañen la tela. Los gases de los cuerpos muertos son extremadamente reactivos químicamente y al cabo de un par de horas, en entornos como los sepulcros, el cuerpo empieza a producir aminos más fuertes en sus tejidos, como pudriscina y cadaverina. Esto provocaría el color observado en la capa de hidratos de carbono, pero crea preguntas sobre por qué ambas vistas de la imagen son tan fotorrealísticas y por qué no fueron destruidas por posteriores productos de la descomposición (una pregunta obvia si hubo resurrección, o si se retiró el cuerpo de la tela en el momento requerido).