問題是，那女郎到底是何方神聖？竟然能夠砍下一個盛年男子的頭顱？
神祕女郎是誰？
雖然警方還不確定羅添丁的同行女子是不是真兇，但從現場狀況跟服務生證詞研判，這位女性即使沒有親手殺人，也可能是共犯或命案證人，總之都跟命案脫不了關係。警方隨即調查起羅添丁的交友狀況，了解他在工作與家庭之外，究竟還與哪些女性──或可能參與此案的男性──有接觸。同時，台北地檢處的法醫也進行驗屍，試圖還原命案的行兇過程。
羅添丁在親友的描述中，是個識字不多、寡言木訥的男人，然而卻有不少桃花，常有女性打電話到家裡來找他。
其中，羅添丁之妻姚百合最懷疑的一位，就是丈夫的前女友「阿英」。
阿英與羅添丁在20多年前分手，但根據姚百合的證詞，阿英還是時常打電話到家裡來找羅添丁，似乎有金錢上的往來。身為前女友又有金錢糾紛，警方認定阿英嫌疑很大，而且一度避不出面，讓家人幫忙騙警察。
阿英身形合乎服務生的描述，不在場證明又相當薄弱──她聲稱自己案發時在家睡覺，但只有她母親可以作證。從這兩點看來，阿英可能就是那位神祕女郎了。不過，當警方請旅社服務生指認時候，服務生們卻都不敢確定阿英就是她們看到的女人，而且阿英年已45歲，與服務生看到的「年約35歲」有不小的落差。至於阿英不敢出面的理由也有很合理的解釋：她早就因為違反票據法成了通緝犯，當然不會自投羅網。
前女友終究只是前女友，羅添丁的滿面春風，更可能是為了新女友。
根據他朋友的描述，羅添丁最近迷上了「馬殺雞」，與馬殺雞女郎纏綿正歡，經常出雙入對，更不是第一次到開封大旅社開房間。除此之外，羅添丁也常吃理髮店小姐的豆腐，出入各種變相聲色場所。警方忍不住懷疑，是不是哪位老練的騙徒混在馬殺雞女郎或理髮店中，設下桃色陷阱詐騙被害人的錢財跟肉體呢？
斷頭之謎
從法醫的驗屍結果來看，這個可能性相當高。法醫發現羅添丁的頸部腫脹，肺部也發黑腫脹，血液從頸部傷口「流出」而非「噴出」，顯示他在被人斷頭之前，就已經先被勒斃了。
那麼，兇手是怎麼殺害羅添丁的呢？又為什麼要帶走羅添丁的頭呢？既然被害人都已經死亡，為什麼還要大費周章的砍頭？
如旅社服務生證詞描述，與羅添丁同行的女子身高約156到158公分左右，身材並不高大。這樣的女性要制伏一位高大的男性，還能夠徒手將之勒斃，顯然一定要有藥物或外力的幫助。雖然從內臟中驗不出藥物反應，但也無法排除這個可能性，畢竟鑑識未必能驗出所有藥物；而且法醫等了一週才進行驗屍，這段過程是否造成了證據流失？也是當時被資深警官跟媒體輿論詬病的問題。除此之外，也不能排除神祕女子帶了一位男性共犯合謀殺害羅添丁的可能性，女子熟悉開封大旅社的環境，特別指定要住二樓走廊深處的107號房，這個房間正好特有一扇通往太平梯（逃生梯）的鐵門，共犯很可能就是透過這扇門出入犯案。
