Царь Авгар носит характерную византийскую корону-венец с особыми жемчужными подвесками по сторонам. По наблюдению исследователей, лицо Авгара наделено портретными чертами Константина Багрянородного, что может указывать на связь иконы с константинопольской духовной средой, возникшей вокруг этого императора. Можно думать, что образ Спаса Нерукотворного в утраченной центральной части соответствовал образу на плате в руках Авгара, а оба изображения восходили к облику Христа на самой реликвии, получившей широчайшую известность после перенесения в Константинополь. Отличительной особенностью лика на синайской иконе является изображение шеи, характерное для самых ранних примеров данного иконографического типа. Этот извод, равно как и большой крест без нимба за головой Христа, мог быть связан с теорией иконопочитателей, рассматривавших Нерукотворный образ как одно из главных доказательств реальности воплощения Господа на земле.

Литературную основу замысла составляет сказание об Эдесском образе, дошедшее до нас в нескольких разноречивых версиях. Вероятно, создатель синайской иконы руководствовался византийской «Повестью императора Константина о Нерукотворенном образе», приписываемой императору Константину VII Багрянородному (913-959) и в переработанном виде вошедшей в микологии и прологи всего православного мира. Согласно этому тексту, эдесский царь Авгар отправляет к Христу своего посланника Ананию с письмом, в котором содержится просьба прийти и исцелить его от тяжелой болезни. Христос посылает Авгару ответное письмо и Нерукотворный образ на плате, чудесно появившийся на ткани, когда Христос вытер воду на Своем лице. Он также отправляет к царю апостола Фаддея, который с помощью чудотворного плата исцеляет Авгара, проповедует христианство, крестит народ и основывает первую церковь в Эдессе.

Сказание позволяет понять детали иконографического замысла. Юноша рядом с царем, вероятно, изображает Ананию, передающем Авгару Нерукотворный образ. По некоторым версиям он был иконописцем, пытавшимся написать образ Христа. Апостол Фаддей и царь Авгар восседают на равновеликих тронах, они в три четверти повернуты к изображению в центре, воспроизводящем, скорее всего, сам Нерукотворный образ. Все вместе изображения в центре и на створках триптиха не только прославляли перворе-ликвию и первоикону, созданную самим Христом, но и представляли образ первокрещенного государства как согласия священства и царства, совместного деяния первосвященника Фаддея и царя Авгара.

Небольшие дощечки, ныне объединенные общей рамой, изначально представляли собой левое и правое крыло триптиха. В центральной несохранившейся части, вероятнее всего, была изображена прославленная реликвия – нерукотворный образ Христа на плате, называвшийся византийцами «Мандилион». В верхней части левой сворки изображен апостол, благословляющий правой рукой и левой указывающий на изображение в центральной части триптиха. По сторонам от лика видны остатки греческой надписи «Святой Фаддей». С противоположной стороны, вверху правой створки, изображен седобородый человек в царских регалиях – короне и пурпурных сапожках. Как и апостол Фаддей, он восседает на широком троне с красной подушкой, прямоугольной спинкой и большим белым подножием. Надпись «АУГАР0E», также сделанная красной краской по золотому фону, позволяет идентифицировать изображенного как царя Авгара. Он держит в руках белый плат с отпечатком лика Христа, который царь как бы принимает из рук юноши слева от трона. В нижней части обеих створок представлены согласно надписям: слева – святые отшельники Павел Фивейский и Антоний, показанные в традиционном монашеском облачении с руками, раскрытыми перед грудью; справа – составитель литургии святитель Василий Великий в епископском облачении и известный раннехристианский писатель св. Ефрем Сирин, изображенный в монашеском одеянии держащим книгу в левой руке.

По предположению исследователей икона была написана вскоре после 944 года, когда из Эдессы в Константинополь торжественно переносится Нерукотворный образ Христа на плате, а день появления реликвии в византийской столице – 16 августа – становится общеправославным праздником. Именно с этого времени изображения «Мандилиона» или «Спаса Нерукотворного» получают распространение в византийской иконографии. Синайская икона дает древнейший сохранившийся и одновременно уникальный пример, не имевший повторений и явившийся следствием специального заказа, возможно, вдохновленного событиями 944 года.