Het lichaam van de Heilige Nicolaas kennen, is voor deskundigen aanleiding om het nodige onderzoek te mogen verrichten.
Te Bari is op 5 mei 1953 is het graf van de Heilige Nicolaas geopend voor een anatomisch onderzoek. Van het lichaam van Nicolaas willen onderzoekers meer te weten komen en de botten van de heilige worden geanalyseerd. Dit kan in dat jaar plaatsvinden, omdat er in de crypte, waar het stoffelijk overschot van Nicolaas ligt, restauratiewerkzaamheden plaatsvinden aan vloeren, muren en tombe. Opmerkelijk is dat zelfs tijdens de wetenschappelijke handelingen het lichaam van Nicolaas vocht, “manna”, afscheidt. Dit onderzoek geeft aanleiding tot een vervolg.
Op 7 mei 1957 wordt een tweede anatomisch onderzoek gehouden. Deze keer gaat het analyseren verder, omdat de onderzoekers tot een reconstructie van het lichaam van Nicolaas willen komen. Het onderzoeksteam, dat een Pauselijke Commissie is, staat opnieuw onder leiding van Prof. Dr. Luigi Martino (1908-2001). Deze wetenschapper is gespecialiseerd in menselijke anatomie aan de Universiteit van Bari. Na het onderzoek wordt het gebeente van de Heilige Nicolaas voorzichtig in de tombe teruggelegd.
De uitkomsten van beide onderzoeken betreffen het weergeven van het postuur van Nicolaas. De analyse van het gebeente maakt het de onderzoekers mogelijk terug te gaan naar de tijd dat Nicolaas heeft geleefd. De in de 3e en 4e eeuw levende Nicolaas blijkt een lengte te hebben gehad van 167 centimeter en dat is voor die tijd een meer dan middelmatige lengte. Verder is Nicolaas vrij slank geweest en heeft hij een wat lang gezicht en een iets scheefstaande neus. De wat kromme neus kan zijn ontstaan door het handgemeen tijdens het Concilie van Nicea in 325, waarbij Nicolaas een gebroken neus oploopt. Een andere verklaring is dat de neus is gebroken gedurende de gevangenschap en marteling van Nicolaas door de vervolgingen van christenen. De ogen van Nicolaas zijn groot geweest en hebben wat diep gelegen. De mond is wat breed en de kin is iets vooruitgestoken. Verder blijkt dat hij op hoge leeftijd geleden heeft aan reuma. De botten geven aan dat Nicolaas zo’n 72 jaar is geworden. Dit stemt dan overeen met het geboortejaar 270 en het vermoedelijke sterfjaar 342.
Er is een gezichtsreconstructie van Sint-Nicolaas gemaakt door Prof. Dr. Caroline Wilkinson (1965), die verbonden is aan de University Manchester en directeur is van de Britse Liverpool John Moores University, School of Art and Design. Zij is gespecialiseerd in forensische gezichtsreconstructie. Het onderzoek naar het gelaat van Nicolaas is geslaagd door een gezichtsreconstructie-systeem en interactieve 3D-technologie toe te passen op de schedel van hem. In het Face Lab van de Liverpool John Moores University is het onderzoek verder gezet en het is gepubliceerd in 2014. Bij het achterhalen van het gezicht van Nicolaas is ontdekt dat hij een gebroken neus heeft. Wellicht is deze ontstaan door Romeinse soldaten, die hem in de gevangenis hebben afgetuigd en gemarteld.
De botten van Nicolaas zijn ook onderzocht door Dr. Francesco Introna (1955), gerechtspatholoog en antropoloog van de Universiteit te Bari (“University of Bari Aldo Moro”). Hij concludeert uit een onderzoek van het geraamte van Nicolaas en het maken van een reconstructie, dat Nicolaas relatief klein is geweest, een gebroken neus had en beschikte over sterk ontwikkelde nekspieren.
In 2017 is in Oxford nog een test gehouden met radiokoolstof en dit bevestigt het eerdere onderzoek, dat de botten dateren uit de 4e eeuw.