A causa della sua presunta origine miracolosa, l'immagine della Madonna di Guadalupe è oggetto di devozione paragonabile a quella rivolta alla Sindone. La sua fama si sparse rapidamente anche al di fuori del Messico: nel 1571 l'ammiraglio Gianandrea Doria ne possedeva una copia, dono del re Filippo II di Spagna, che portò con sé sulla propria nave nella battaglia di Lepanto. Negli anni venti del XX secolo i Cristeros, cattolici messicani che si erano ribellati al governo anticlericale, portavano in battaglia l'immagine della Virgen morenita sulle proprie bandiere.
Il mantello è del tipo chiamato tilma: si tratta di due teli di ayate (fibra d'agave) cuciti insieme. L'immagine di Maria è di grandezza lievemente inferiore al naturale, alta 143 cm. Le sue fattezze sono quelle di una giovane meticcia: la carnagione è scura. Maria è circondata dai raggi del sole e ha la luna sotto i piedi; indossa una cintura di colore viola che, tra gli aztechi, indicava lo stato di gravidanza; sotto la luna vi è un angelo dalle ali colorate di bianco, rosso e verde (i colori dell'attuale bandiera messicana), che sorregge la Vergine.
La figura ha caratteristiche particolari che la ricollegano a divinità della religione azteca. Il mantello verde e blu con cui la Madonna appare iconografata era un simbolo tipico della duplice divinità chiamata Ometeotl. La Luna è un simbolo ricorrente nelle raffigurazioni pagane, quasi sempre associato alle divinità femminili. Elemento non trascurabile è il luogo dell'apparizione, ovvero la collina di Tepeyac, sulla quale sorgeva un tempio dedicato ad una dea locale la cui pianta sacra era proprio l'agave associata alla presunta apparizione mariana.
lcuni autori, che hanno eseguito degli studi scientifici sul mantello, sostengono che effettivamente l'immagine non sarebbe dipinta, ma acheropita (non realizzata da mano umana); essa presenterebbe inoltre caratteristiche particolari difficili da spiegare naturalmente. Altri autori, sulla base di altri studi, sostengono invece che sia vero il contrario.
Alcuni dati portati a sostegno dell'ipotesi miracolosa:
-
Già nel 1666 la tilma fu esaminata da un gruppo di pittori e di medici per verificarne la presunta natura miracolosa: essi asserirono che era impossibile che l'immagine, così nitida, fosse stata dipinta sulla tela senza alcuna preparazione di fondo, e inoltre che nei 135 anni trascorsi dall'apparizione, nell'ambiente caldo e umido in cui era conservata, essa avrebbe dovuto distruggersi. Nel 1788, per provare sperimentalmente questo fatto, venne eseguita una copia sullo stesso tipo di tessuto: esposta sull'altare del santuario, già dopo soli otto anni era rovinata. Al contrario l'immagine originale, dopo quasi 500 anni, è ancora sostanzialmente intatta.
-
Nel 1791 si rovescia accidentalmente acido muriatico sul lato superiore destro della tela. In un lasso di 30 giorni, senza nessun trattamento, si sarebbe ricostituito miracolosamente il tessuto danneggiato.
-
Nel 1921 un attentatore tentò di distruggere il mantello. La bomba, nascosta in un mazzo di fiori deposto vicino all'altare, produsse gravi danni alla basilica, ma il mantello rimase intatto.
-
Nel 1936 il chimico Richard Kuhn esaminò due fili del tessuto, non trovandovi alcuna traccia di coloranti.
-
Nel 1979 Philip Serna Callahan scattò una serie di fotografie all'infrarosso. L'esame di queste foto rivelò che, mentre alcune parti dell'immagine erano dipinte (potrebbero essere state aggiunte in un secondo momento), la figura di Maria era impressa direttamente sulle fibre del tessuto; solo le dita delle mani apparivano ritoccate per ridurne la lunghezza.
-
Nel 1951 il fotografo José Carlos Salinas Chávez dichiarò che in entrambe le pupille di Maria, fortemente ingrandite, si vedeva riflessa la testa di Juan Diego. Nel 1977 l'ingegnere peruviano José Aste Tonsmann analizzò al computer le fotografie ingrandite di 2500 volte e affermò che si vedono ben cinque figure: Juan Diego nell'atto di aprire il proprio mantello, il vescovo Juan de Zumárraga, due altri uomini (uno dei quali sarebbe quello originariamente identificato come Juan Diego) e una donna. Al centro delle pupille si vedrebbe inoltre un'altra scena, più piccola, anche questa con diversi personaggi. Nella puntata di Voyager (programma televisivo) del 12 ottobre 2009, viene detto che i personaggi fino a quel momento trovati sono 13.
-
La fibra di maguey che costituisce la tela dell'immagine, non può durare più di 20 o 30 anni. Vari secoli fa si dipinse una replica dell’immagine su una tela di fibra di maguey simile, e la stessa si disintegrò dopo alcuni decenni. Mentre, a quasi 500 anni dal presunto miracolo, l’immagine di Maria continua a essere perfetta come il primo giorno.
-
La temperatura della fibra di maguey (ricavata da una pianta) con cui è costruito il mantello mantiene una temperatura costante di 36.6 gradi, la stessa di una persona.
-
La pelle di Maria è mulatta, di un colore ancora inesistente al tempo di Juan Diego, poiché le unioni tra i conquistatori spagnoli e le donne indigene non erano ancora avvenute, essendo stata Città del Messico conquistata da soli dieci anni. Maria sarebbe apparsa in sembianze tali, quindi, da predire le generazioni che in futuro avrebbero popolato il paese ma che ancora non c'erano.
-
La disposizione delle stelle sul manto non sarebbe casuale ma rispecchierebbe quelle che in cielo, da Città del Messico, era possibile vedere la notte del 9 dicembre 1531.