Aquella primera imagen, que los cristianos de Madrid escondieran en la muralla para librarla de cualquier profanación, sería una imagen de influencia bizantina, pero existe la tradición de que esta primitiva talla, se perdió en un incendio que afectó a la Iglesia de Santa María durante el reinado de Enrique IV. (García Gutiérrez y Martínez Carbajo). parece ser que fue San Calógero, discípulo de Santiago, el que la trajo a Madrid.
D. Juan de Vera Tassis y Villarroel, en su Historia del origen, invención y milagros de la Sagrada Imagen de Nuestra Señora de la Almudena, editada por el impresor del reyno, Francisco Sanz, en 1692, asegura que para poner en su camarín a la Virgen hubo que cortar, en el año 1652, parte de su talla: "D. Diego de Salazar, cura de Santa María, después de la procesión del 17 de mayo, al pretender colocar la imagen vestida como estaba con el Vestido que le había regalado Dña. Ysabel de Borbón, viendo que resultaba difícil colocarla, si no se acomodaba el vestido a la imagen o la imagen al vestido, mandó aserrarla de arriba abajo por la espalda, aunque con disgusto de muchos, y para dejar visible al Niño, que de otra manera quedaría total o casi totalmente tapado por el vestido de la Virgen, hubieron de realizar dos cortes: uno aserrando por la mitad de la mano izquierda de la Virgen y otro atravesando el muslo derecho del Niño y la mano derecha de la Madre, separando también el brazo del Niño del pecho de su Madre, y colocándolo sobre su propio cuerpo". (Nicolás Sanz Martínez: La Inmaculada Virgen María de la Almudena).
Lo cierto y comprobado es que desde 1638 hasta 1890, tanto la virgen como el niño eran recubiertos con vestidos, y para ello se serró la espalda de la talla, se desgajo el niño del cuerpo principal, se hicieron repintados en blanco de los estucos, se coloco un rostrillo de plata, sujeto con clavos sobre la cara de la imagen etc...
En 1909, en la escuela de Artes Industriales de Toledo fue restaurada corrigiendo los desmanes realizados, para poder lucir vestiduras: se sustituyo el lienzo de la parte posterior que cubre el hueco que fue serrado, por madera; se tallaron de nuevo los pliegues del manto; se retiraron las sujeciones del rostrillo etc...
Muchas otras restauraciones están perfectamente documentadas, pero una de ellas, realizada por el equipo de Bárbara Hasbach el 2 de Abril de 1993, se encuentra descrita de forma muy somera, a pesar de que por vez primera se realizo un estudio radiológico de la talla.
El estudio se realizo utilizando los medios técnicos que poseía las instalaciones del Museo del Prado, en presencia del presidente de la Cofradía, de dos Damas de la Corte de Honor de la Virgen, del archivero de Madrid que levanto acta del estudio y del Delegado del Patrimonio Artístico.
Pudo determinarse que en la maciza cabeza de la talla, se había realizado una pequeña oquedad de unos ocho centímetros de diámetro al que se llegaba por un estrecho orificio utilizado para alojar el tornillo central de una placa metálica sujeta con clavos, que se utiliza para la fijación de la corona y de la existencia de puntas de metal procedentes de clavos de sujeción, imposibles de arrancar sin producir un gran deterioro en la madera y de utilidad imprecisa. (posiblemente sujetaban el rostrillo de plata que se coloco a la imagen)
De la oquedad se extrajo: cenizas de madera, trazas de oro, piedra pulverizadas de color rojo (posiblemente coral) y otra de color ámbar no transparentes, que fueron observadas al microscopio y entregadas posteriormente a las Damas de la corte de Honor presentes en el acto.
De la imagen se saco también, una moneda con el característico jinete ibero diez céntimos de peseta, incrustada en su base, como prueba de una restauración sin fecha (posiblemente en el año 1940 fecha de su canonización).
Con este hallazgo se puede dar como cierta la leyenda, que citaba la existencia de reliquias en la talla actual, provenientes de la primitiva imagen que sufrió un incendio durante el reinado de Enrique IV y que al menos la cabeza, (el resto de la talla es hueca) sea la heredera de la primitiva talla visigoda, bizantina o románica que desapareció en época medieval.
En la última restauración en el 2002 se ha procedido a la sustitución de las chapas que sujetaban las coronas en ambas cabezas y el serrín procedente de los cambios de anclajes se ha introducido en un tubo de ensayo cerrado que se ha depositado en un cajeado hecho a medida en la base de la talla, junto con el material descubierto en la restauración que comentamos.