Sur un fond sombre propre au style de Caravage, trois personnages habillés de rouge à droite sont vus partiellement penchés vers le Christ : au premier plan, saint Thomas, fortement penché le bras gauche appuyé sur la hanche ne laisse voir que son torse, un autre apôtre derrière lui sa tête seule et le haut du bras et de l'épaule, le troisième n'apparaît que par le haut de son visage, le crâne éclairé par la lumière venant de la gauche du tableau à droite. Le Christ, à gauche est vu en buste aux trois quarts dévoilant la plaie à son côté droit, en ouvrant son habit clair. Saint Thomas, l'index dans la plaie même, a sa main tenue fermement par le Christ. Les autres stigmates sont également visibles au centre des mains.
Selon les textes (Évangile selon Jean, chapitre 20/27) et l'iconographie chrétienne, Thomas, le seul apôtre n'ayant pas assisté au premier retour du Christ ressuscité, doutant que l'homme en face de lui soit Jésus crucifié et meurtri par les Cinq-Plaies, sur l'injonction de celui-ci (« Mets ici ton doigt, et regarde mes mains ; approche aussi ta main, et mets-la dans mon côté »), touche de ses doigts sa plaie béante au côté.
Le contraste est appuyé picturalement entre un Jésus ressuscité en blanc à gauche vu en buste des trois quarts (suivant les canons de la peinture des Flandres et de Venise et arrivant alors à Rome) et les trois apôtres, à droite, en rouge, émergeant de l'obscurité. Les trois apôtres sont marqués par leur vie : leurs visages barbus sont burinés et portent des rides et l'habit de Thomas laisse voir un haut de manche décousu.
L'Incrédulité de saint Thomas (en italien Incredulità di San Tommaso) est un tableau de Caravage peint vers 1603 et conservé au Palais de Sans souci de Potsdam. Ce tableau est une commande du marquis Vincenzo Giustiniani (avec Saint Matthieu et l'Ange dans sa première version) effectuée pendant la période romaine du peintre, après qu'il a quitté le Palazzo Madama et la protection du cardinal del Monte.
Le tableau est présent dans les collections royales de Prusse. Maintenu à Potsdam, il est resté intact après la Seconde Guerre mondiale.
C'est le tableau le plus copié de Caravage : vingt-deux exemplaires sont connus du xviie siècle.
