זיהוי אבני החושן הוא סבוך ביותר, ויש בזה דעות שונות ומרובות (יותר מעשר שיטות) בין המפרשים שעסקו בנושא במשך הדורות (לדוגמא: תרגום אונקלוס, יונתן, תרגום ירושלמי, שמות רבה, במדבר רבה, תרגום השבעים, התרגום הלטיני הוולגטה, יוסף בן מתתיהו, רס"ג, רבנו בחיי, שלטי הגיבורים, חזקוני ועוד), זאת מפני שהשמות העתיקים לא תמיד נשמרו כראוי וקשה להכריע במחלוקות אלו. כבר רבי אברהם בנו של הרמב"ם, כתב על זיהוי אבני החושן של רב סעדיה גאון (בעל התרגום הערבי יהודי הראשון לתורה) שהוא מבוסס על השערה בלבד, ולא על ידע ברור. המחקר בעניין ממשיך. אחד מחוקרי המכון, עוסק במחקר יסודי במטרה לזהות את אבני החושן, והוא כבר כתב כמה פרקים בנושא. ויש עוד תלמידי חכמים שעוסקים במחקר זה.

עם זאת, במכון המקדש נבחרו האבנים על פי צבען, וזאת על פי דברי המדרש (במדבר רבה פרשה ב), המתאר את צבעי אבני החושן.

לא ידוע על מקור האומר שהיו סמלים כלשהם על אבני החושן. אמנם נאמר במדרש (במדבר רבה פרשה ב) שעל דגלי השבטים, שצבעיהם היו כצבעי אבני החושן, היו סמלים של השבטים: "באותות, סימנין היו לכל נשיא ונשיא מפה וצבע על כל מפה ומפה כצבע של אבנים טובות שהיו על לבו של אהרן... ראובן אבנו אודם ומפה שלו צבוע אדום ומצוייר עליו דודאים, שמעון פטדה ומפה שלו צבוע ירוק ומצוייר עליו שכם, לוי ברקת ומפה שלו צבוע שליש לבן ושליש שחור ושליש אדום ומצוייר עליו אורים ותומים", אך דגלים אלה נעשו לשעתם ואינם לדורות, ועל אבני החושן לא היו סימנים אלו.

לגבי סדר כתיבת שמות השבטים על אבני החושן יש כמה שיטות, ונזכירן בקיצור:

על אבני האפוד שהיו על כתפי אהרן נאמר שהיו "כתולדותם" (שמות כח,י), אולם לגבי אבני החושן לא נאמר דבר זה. למרות זאת, לפי רוב המפרשים גם רשימת השמות על אבני החושן הייתה כתולדותם (כך למשל כותבים רש"י שמות כח,כא והרמב"ם הל' כלי המקדש ט,ז, ועוד), אלא שנחלקו בפירוש המושג כתולדותם: יש אומרים ממש לפי סדר לידתם: ראובן שמעון לוי יהודה, דן נפתלי גד אשר, יששכר זבולון יוסף ובנימין (כך למשל תרגום יונתן שמות כח,יז-כ), ויש אומרים ש"כתולדותם" היינו שילדי כל אחת מארבע האמהות נכתבו בנפרד, לפי הסדר: לאה, בלהה, זלפה ורחל, ולפי זה הסדר הוא: ראובן שמעון לוי יהודה יששכר זבולון, דן ונפתלי, גד ואשר, יוסף ובנימין (תרגום ירושלמי שם, שמות רבה פרשה לח, חזקוני שמות שם ועוד).

אכן, יש גם הסוברים שסדר הכתיבה על אבני החושן לא היה כלל כתולדותם (ויש גם הסוברים שאפילו באבני האפוד, שנאמר בהם במפורש "כתולדותם", סדר הכתיבה לא היה לפי סדר לידתם, ומה שנאמר "כתולדותם" הם מפרשים באופן אחר, כגון ששמות השבטים לפי השמות שנתן להם יעקב אבינו בלידתם, ולא לפי שמות אחרים שקיבלו (תלמוד בבלי סוטה דף לו).