Una importante investigación sobre los restos mortales del Santo tuvo lugar el 6 de enero de 1981, en ocasión del 750º aniversario de la muerte de San Antonio. Una comisión religiosa y una comisión técnico-científica, ambas designadas por la Santa Sede, se cuidaron de la apertura de la tumba y examinaron lo que encontraron.

Moviendo la actual gran losa de mármol verde, se encontró una gran caja de madera de abeto, envuelta por unas telas.




Ésta a su vez contenía otra caja más pequeña, también de abeto, dentro de la cual, en distintos envoltorios, puestos en tres compartimientos, envueltos en telas preciosas y con escritos indicativos, se encontraba:
- el esqueleto, excepto el mentón, el antebrazo izquierdo y otras partes menores (desde hace muchos siglos conservados en relicarios especiales),
- la túnica,
- la "massa corporis", o sea las cenizas