Với những kỹ thuật khoa học hiện đại còn trưng bày ra nhiều sự kỳ diệu về bức hình Ðức Mẹ Guadalupe được in trên áo choàng của Thánh Juan Diego vào ngày 12 tháng Chạp năm 1531: sự cấu kết của bức hình đến nay vẫn làm cho nhiều nhà chuyên môn kinh ngạc.
Vào năm 1936, Friz Hahn, giáo sư ở Mexico, lấy hai sợi chỉ từ tấm áo gởi cho Tiến sĩ Richard Kuhn, Khoa trưởng Phân khoa Hóa học Ðại Học Kaiser Wilhelm và là người được giải thưởng Nobel về Hóa học, sau khi nghiên cứu cùng với các giáo sư của phân khoa đã đi đến kết luận là màu sắc của các sợi chỉ không nằm trong danh sách những màu sắc mà họ đã nghiên cứu và hiểu biết. Năm 1951, họa sĩ Charles Salinas de Chavez quan sát bằng kính lúp một bức hình được chụp lại. Bất chợt ông tìm thấy trong mắt phải của bức hình có hình bán thân của một người đàn ông.
Ông liền tin cho Bác sĩ Rafael Lavoignet Torija, một nhà giải phẫu, ông này đã quan sát, nghiên cứu bức hình trong hai năm liền từ tháng bảy 1956 đến tháng năm 1958. Ông đã viết một bản tường trình chính thức là đã tìm thấy trong mắt của bức hình Ðức Mẹ Guadalupe, hình ảnh của một người đàn ông có râu đứng cách xa khỏang 40 centimet đúng theo như định luật quang học hiện đại. Con mắt đã thâu hình ảnh với những nét cong phản chiếu trong con ngươi như trong mắt của một người thường đang sinh sống.
Hình ảnh trong mắt của bức hình cũng được bác sĩ Javier Torroella Bueno nghiên cứu kỹ lưởng và cũng đi đến kết luận là chiếc áo choàng của Thánh Juan Diego đã chớp lại hình của Ðức Mẹ theo như định luật quang học và chớp ảnh. Chiếc áo đã như tấm phim chớp lại hình ảnh Ðức Mẹ khi Thánh Juan Diego đứng trước mặt Ðức Mẹ.
Một chuyên viên về thần kinh hệ, Bác sĩ Jorge Alvarez Loyo, muốn dàn dựng lại khung cảnh, dùng môt người đóng vai trò thánh Juan Diego một người đóng vai Ðức Mẹ. Ông sắp đặt đúng hệt như trong bản nghiên cứu và xem chiếc áo như là tấm phim của máy hình để thử nghiệm công trình của mình và ông đã kết luận đây là một sự lạ huyền nhiệm.
Như cánh bướm có nhiều màu sắc rực rỡ. Những cuộc nghiên cứu tiếp theo sau này cho biết bức hình không có nét vẽ mà chỉ có những màu sắc được in vào như chớp ảnh. Với lọai vải dùng làm áo choàng thời đó thường không thể lưu giữ lâu hơn 20 năm. Riêng chỉ việc bền bỉ lâu dài của chiếc áo với thời gian đối với người Mexico cũng là một phép lạ.
Màu sắc của chiếc áo làm cho các khoa học gia ngỡ ngàng. Năm 1789, Bác sĩ Bartolache đã cho sao chép lại bức hình trên vào những áo choàng cùng một loai vải, dùng những màu sắc pha chế bằng khoáng chất, loài vật và thảo mộc. Tất cả các bản sao được thực hiện bởi những họa sĩ tài danh khác nhau, xong đem so sánh với màu sắc chiếc áo nguyên thủy. Những màu sắc trên chiếc áo nguyên thủy luôn bền vững in hình Ðức Mẹ Guadalupe, trong khung cảnh ở Tepeyac và đã được giữ lại không phai lạt, hư hỏng qua nhiều thế kỷ, bởi vậy khoa học kỹ thuật tiến bộ cũng không thể nào giải thích được.
Năm 1975, bản tường trình của Bác sĩ Eduardo Turati thêm vào những nhận xét là ở những nơi vải bị mòn và rách vì đã dùng lâu ngày, người ta cũng tìm thấy màu sắc đã được in vào rất rõ ràng dù đã sờn rách. Màu sắc đó không phải được vẽ lên mà được in chụp vào.
Cuối cùng năm 1979, giáo sư Phillip Serna và Jody Brant Smith dùng quang tuyến X để thí nghiệm. Dưới những nét vẽ tô chồng thêm bên ngoài ở những thời kỳ khác nhau đã bị nứt nẻ với thời gian: những nét màu hồng trên áo, những vành trên giải thắt lưng và trên vòng cung mặt trăng cũng đã được tô thêm theo thời gian và những nét tô thêm đó đều bị nức nẻ. Tóm lại những nét tô thêm sau này rất dể nhận thấy, nhưng dưới lớp tô chồng thêm, những nét tiên khởi vẫn rõ ràng không thể giải thích được.
Màu xanh trên khăn chòang của Ðức Mẹ trông như mới, mặc dù sức nóng của khí hậu nhiệt đới, màu hồng của chiếc áo phản chiếu ánh sáng tuyệt đẹp, trên nét mặt có những nét hòa hợp của người bản xứ và Tây phương với những nét đậm đà và trắng trẻo, sáng láng và tỏa ra màu rực rở như cánh bướm. Ðôi mắt đen nhánh và làn tóc của người Mẹ bé nhỏ (Morenita) cũng đầy những huyền nhiệm.
Bức hình tự chính mình cũng có khả năng tự vệ chống lại những phá hoại vô ý, vụng về cũng như có ác ý. Ví dụ điển hình là khi lau chùi khung kính bao che bức hình họ đã làm đổ chất acít nitric ở góc trái áo choàng đến nay vẫn còn nhìn thấy được, nhưng chiếc áo không hề bị hư hại bởi chất acít mà dấu acít cứ mờ dần với thời gian.
Sáng ngày 14 tháng 11 năm 1921 váo lúc 10 giờ 30, Luciano Perez, một người thợ, mang đến một bó hoa đặt dưới bàn thờ trong thánh đường trước tượng Ðức Mẹ. Anh ta vừa bước ra khỏi thánh đường thì quả bom dấu trong bó hoa phát nổ. Sức nổ làm sập bàn thờ, các chân đèn, các bình hoa và làm vở các cửa kính các dẫy nhà lân cận, nhưng vòm kính bao che tượng Ðức Mẹ vẫn nguyên vẹn. Ðức Mẹ vẫn ở đó như lời Ðức Mẹ hứa qua bao thế hệ, Người Mẹ bé nhỏ của người Mexico, đày lòng thương xót, vẫn mãi bày tỏ lòng từ bi vô biên, và trở nên Ðấng Phù Trì che chở toàn lục địa Mỹ Châu.
