L'un des plus grands secrets de ce tableau est qu'il a été peint après une période où Vincent avait interdiction de toucher à ses pinceaux. Ses médecins craignaient que la peinture ne soit la cause de ses hallucinations. Lorsqu'il a enfin obtenu l'autorisation de peindre à nouveau, ce tableau fut son premier acte de liberté. Il l'a décrit à son frère Théo comme "une étude de moi-même", mais la rapidité d'exécution suggère une urgence vitale, une lutte contre la montre avant que la prochaine crise ne le frappe.
Un secret technique réside dans l'usage du jaune. Sous les couches de bleu du fond, des analyses ont révélé des traces de pigments jaunes que Van Gogh a délibérément recouverts. Ce choix est crucial : il a supprimé la chaleur du soleil pour installer une atmosphère nocturne et spirituelle. Ce "secret de recouvrement" prouve que l'aspect chaotique du fond est en réalité une construction réfléchie et non un simple jet pulsionnel, démentant ainsi l'image du peintre produisant sans réfléchir dans un accès de délire.
Le tableau cache également un détail sur l'oreille de Vincent. À cette époque, l'oreille gauche (celle mutilée) était encore un sujet de traumatisme. Dans ce portrait, Van Gogh se présente de trois-quarts droit, cachant délibérément son oreille coupée. Ce n'est pas seulement une question d'esthétique, c'est une tentative de restaurer son intégrité physique et sociale aux yeux du monde. Il veut être vu comme un homme entier, un artiste sérieux, et non comme le "fou à l'oreille coupée".
Un secret lié à la matérialité de l'œuvre concerne les pigments utilisés. Van Gogh utilisait des couleurs expérimentales qui ont tendance à s'estomper avec le temps. Le turquoise que nous voyons aujourd'hui était probablement beaucoup plus vif et proche du vert émeraude à l'origine. Cette altération chimique signifie que nous voyons une version "apaisée" de ce qui devait être une explosion de couleurs presque insupportable à l'œil nu en 1889, modifiant ainsi notre perception de sa mélancolie.
Enfin, il existe une controverse historique sur la destination du tableau. Contrairement à d'autres œuvres qu'il offrait volontiers, Van Gogh est resté très attaché à cet autoportrait. Il l'a emporté avec lui à Auvers-sur-Oise peu avant sa mort. Ce tableau était son miroir, son compagnon d'exil. On murmure que le regard si fixe n'était pas destiné au spectateur, mais à Van Gogh lui-même, l'utilisant comme un test de réalité pour vérifier, chaque matin, s'il était encore "là".