Рихард Кун, лауреат Нобелевской премии в области химии, утверждал, что при создании этого образа не использовались красители природного (ни животного, ни растительного, ни минерального) происхождения[8]. В 1979 году Филипп Кэллахан и Джоди Б. Смит после изучения иконы в инфракрасном свете заявили, что, по их мнению, части лица, рук, одежды и мантии на образе созданы в один приём, без исправлений и очевидных видимых мазков кисти[9].
А по утверждениям перуанского учёного Хосе Асте Тонсманна из Мексиканского центра исследований Гваделупы, изучавшего икону на протяжении двадцати лет, цифровая обработка отсканированного лика показывает, что в глазах сохранены изображения Хуана Диего. Причём одно и то же изображение присутствует в обоих глазах, но в разных ракурсах, точно так же, как в человеческих глазах отражается то, что происходит перед человеком[10]. С помощью электронного микроскопа офтальмолог доктор Тонсманн увеличил зрачки Божией Матери на иконе в 2500 раз. Диаметр зрачков составляет около 7 мм. Доктор обнаружил не только упомянутую фигуру, но изображения всех находившихся в покоях кардинала в тот момент, когда тильма была впервые открыта перед Сумаррагой 12 декабря 1531 года. В зрачках Богоматери помимо епископа видна небольшая семья: мать, отец, дети , всего четырнадцать человек, включая молодую чернокожую девушку, рабыню Сумарраги, которая по его завещанию получила свободу. Эти микроскопические изображения не могли быть выполнены человеческой рукой, даже в наше время такая задача была бы трудновыполнима. Так, в ухе индейца хорошо видна серьга. Она тоньше человеческого волоса. Среди других подобных микроскопических деталей — слезы волнения на лицах, завязки сандалий сидящего на земле индейца[11].
Ряд экспертов утверждают, что полотно не несет никаких следов грунта, который обязательно должен наноситься на ткань перед краской. Они также отмечают отличную сохранность как самого материала, так и изображения, при том что ткань из волокон кактуса крайне недолговечна и, как правило, за 20 лет приходит в негодность. Здесь же тильме около 500 лет, причем как минимум 130 лет она не была помещена под стекло и подвергалась воздействию атмосферы, копоти свечей, прикосновений и поцелуев верующих[7].
Звёзды, украшающие одежды Богородицы складываются в карту созвездий, причём именно так они были расположены в небе над Мехико 12 декабря 1531 года, в день явления Богоматери индейцу Хуану Диего.
В 1736-1737 годах молитвы к Гваделупской Богородице остановили смертоносную эпидемию, едва не выкосившую всё население Мексики, после чего 27 апреля 1737 года папа Климент ХII объявил Деву Марию Гваделупскую небесной покровительницей Мехико.