Un secret révélé par l'analyse scientifique aux rayons X concerne les portraits accrochés au mur de droite. Dans la première version (conservée à Amsterdam), Van Gogh avait initialement peint des portraits de ses amis, le poète Eugène Boch et le zouave Milliet. Plus tard, il a modifié ces visages ou les a rendus moins reconnaissables dans les répliques ultérieures. Les analyses de pigments ont également prouvé que les murs n'étaient pas initialement bleus, mais d'un violet pâle. Avec le temps, le pigment rouge (laque de géranium) s'est dégradé, laissant place au bleu que nous voyons aujourd'hui, modifiant ainsi l'équilibre chromatique voulu par l'artiste.
Un autre mystère réside dans l'instabilité de la perspective. On a longtemps pensé que Van Gogh peignait ainsi à cause de ses vertiges ou de troubles neurologiques. Or, les plans de la Maison Jaune ont montré que la pièce elle-même n'était pas d'équerre : elle avait un angle obtus. Van Gogh a simplement accentué cette particularité architecturale pour créer un effet d'aspiration visuelle. De plus, l'absence totale de contact avec l'extérieur (fenêtres fermées) est rare dans son œuvre, soulignant une volonté de repli autistique sur soi.
La lettre n°705 à Théo contient une esquisse détaillée de la toile où Vincent précise que les cadres de miroirs et les accessoires de toilette doivent être blancs, car ils représentent la propreté physique et morale. Il existe trois versions authentiques de ce tableau (Amsterdam, Chicago et Paris). La version de Chicago a été peinte alors qu'il était à l'asile de Saint-Rémy, comme une réminiscence nostalgique de sa brève période de bonheur à Arles. Chaque version présente des variations subtiles dans les portraits muraux, reflétant ses changements d'affection ou d'état d'esprit.
Enfin, une analyse récente du bois des châssis suggère que Van Gogh a utilisé du bois de récupération pour certaines versions, confirmant ses difficultés financières chroniques. Le lit lui-même, qu'il a acheté avec l'argent envoyé par Théo, était son bien le plus précieux. Après sa crise d'oreille, c'est dans ce même lit qu'il s'est reposé, transformant l'objet peint en un témoin silencieux de son effondrement psychologique. Le fait que les portes soient représentées entrouvertes suggère que malgré le repli, l'artiste craignait une intrusion ou, au contraire, attendait une visite qui ne viendrait jamais.