С части полотна, скрытой рамой, были взяты пробы; их анализ показал, что картина не могла быть подделкой, изготовленной в XIX веке, как предполагали некоторые эксперты. В частности, в составе грунтовки нашли пигмент «cвинцово-оловянистая желтая», рецепт изготовления которого был утрачен в XVII веке. Кроме того, ученые исследовали серо-серебряную краску на рукаве Мадонны. Выяснилось, что пигмент был основан на висмуте; известно, что он использовался редко, однако им пользовался Рафаэль.
«Мадонна с гвоздиками» долгое время хранилась в собрании герцога Нортумберлендского и считалась копией с утраченного оригинала. Однако в 1991 году Николас Пенни, ныне директор Национальной галереи, счел ее подлинником.
Было проведено инфракрасное сканирование, благодаря которому под слоем краски был найден рисунок, характерный для Рафаэля. Кроме того, выяснилось, что художник изменил первоначальный замысел, что вряд ли произошло бы, если бы он был копиистом.
Однако это не удовлетворило скептиков, а брать пробы с картины Национальная галерея не могла, так как ею не владела. В начале 2000-х герцог решил продать картину американскому музею Гетти, однако британское правительство заблокировало сделку, чтобы дать возможность Национальной галерее собрать необходимую сумму.
В итоге в 2004 году музей собрал 22 миллиона фунтов, а правительство отказалось брать с продавца налог в 12 миллиона фунтов, чтобы «Мадонна с гвоздиками» осталась в Великобритании.
Картина Рафаэля станет центральным экспонатом выставки Close Examination, которая открывается в галерее 30 июня. На ней будут представлены произведения, которые с помощью научных методов смогли отличить от подделок.