La sacrestia della chiesa del Santo Sudario è un piccolo gioiello del rococò piemontese. Venne eretta nel 1734-35 come oratorio privato dell'omonima confraternita, incaricata da Vittorio Amedeo II del ricovero e la cura dei malati di mente dello Stato sabaudo, ed era annessa all'Ospedale de' Pazzerelli. I moderni restauri hanno portato alla scoperta di una cripta che, opportunamente adattata, dal 1998 ospita il Museo della Sindone, già istituito nel 1936 con l'obiettivo di conservare e divulgare, attraverso un percorso didattico multimediale e un'esposizione di testimonianze significative, la storia e le ricerche scientifiche che hanno indagato sulla famosissima reliquia. I materiali forniscono al visitatore un'informazione completa sotto l'aspetto storico, scientifico, devozionale e artistico. Tra gli oggetti esposti c'è lo scrigno in cui il Sacro Lino era contenuto al suo arrivo a Torino nel 1578, oltre a rare e preziose documentazioni bibliografiche e iconografiche dal '500 all'800; lastre originali delle prime fotografie ufficiali della Sindone (1898 e 1931); trattamenti tridimensionali dell'immagine; fotografie al microscopio elettronico che hanno permesso di evidenziare microtracce di polline, sangue, aloe, mirra. Sotto l'aspetto storico-artistico, pezzo forte della raccolta è la cinquecentesca teca in argento e pietre dure che ha custodito la Sindone fino al 1998. È esposta al pubblico anche una copia fotografica a grandezza naturale del sacro lenzuolo, realizzata dopo l'incendio del 1997.