논개영정의 얼굴은 신안 주씨(新安朱氏) 용모 유전인자를 토대로 제작되었다. 윤여환 교수는 2006년 1월부터 주논개(朱論介)의 얼굴 특징을 찾아내기 위해 ‘얼굴 연구소’에 의뢰해, 신안 주씨 여자의 얼굴 특징을 형질인류학적으로 분석했는데, 논개의 생장지인 장수지역(장수읍과 함양군 서상면, 전북지역 등)을 중심으로 신안 주씨 문중을 촬영, 150여 군데의 얼굴을 계측 분석하여 신안 주씨가 가지고 있는 동일형태의 용모 유전인자를 추출해 내어 논개에 가깝다고 판단되는 얼굴 모형을 찾았다.

논개영정의 얼굴화장은 진수아미(溱首蛾眉) 미용법으로 제작되었다. 이 화장법은 족집게를 이용한 ‘뽑는 미용법’인데 고대 여인들에서부터 조선시대에 이르기까지 유행한 미용법으로, 진수아미는 넓고 네모반듯한 이마에 초승달 같은 눈썹인 여자 얼굴을 형용한 말로서, 오랫동안 이 미용법이 아름다운 여인의 상징으로 여겨져 왔다. 고구려 벽화의 여인상, 가락국기 김수로왕의 황후 허황옥 등과 조선전기 하연부인상, 운낭자상 등 조선여인들의 얼굴도 진수아미 미용을 한 경우가 많아 논개얼굴도 이 미용법을 따랐다.

논개영정의 머리모양 고증은 출토된 변수(1447~1524)묘 목각인형 주악상의 머리모양, 호조랑관계회도(戶曹郎官契會圖,1550년경)와 관련서적 등을 참조하여 재현하였다.

논개영정의 복식은 출토된 당시 의상과 출토 목각인형 그리고 당시에 제작된 그림을 참고로 ‘고전복식전문연구소’에 제작 의뢰해 3차례의 논개의상 제작과 가체머리 고증 및 재현 등 철저한 고증과정을 거치는 과학적인 방법이 동원되었다.

논개영정 의상문양은 당시 유행하던 문양인 연화만초문사(蓮花蔓草紋紗)인데 안동김씨 묘(1560년대)와 변수(1447~1524)묘 출토복식을 참조하여 제작되었다. 복식은 거사일이 하절기인 점을 고려하여 여름복식으로 하였다.

논개영정의 옥가락지 고증은 “왜장을 유인하여 열손가락에 힘을 다해 껴안고 함께 강에 투신했다”는 내용의 여러 고문헌 관련기록들을 참고하였다.

논개영정의 표현기법은 조선시대 전통영정기법으로 제작되었는데, 비단(畵絹)이라는 독특한 재질을 살려내는 배채법(背彩法)과 육리문법(肉理紋法)등을 활용하여, 얼굴표정에서 배어나오는 전신사조(傳神寫照)와 정치하고 부드러운 질감이 잘 나타났다는 평가를 받았다.

논개영정의 표정과 자세는 의기에 찬 모습으로 열 가락지를 끼고 투신순국을 위해 왜장(毛谷村六助)을 향해 가려고 하는 자세로 설정했다.