Статус особо важного дела позволил органам милиции привлечь к его раскрытию многих известных людей из числа ученых, художников, скульпторов. К примеру, заслуженный деятель искусств Казахской ССР Наум Карповский вместе с сотрудниками милиции поехал в Иваново и после продолжительных бесед с очевидцами нарисовал предположительный портрет убийцы. Известный скульптор, профессор Михаил Герасимов также после бесед с людьми, видевшими убийцу, воссоздал подробный портрет преступника. Эксперты научно-технического отдела УООП изготовили сотни этих портретов и распространили их среди сотрудников милиции. По этому портрету и описаниям убийца выглядел следующим образом: рост высокий, выше 172 сантиметров, худощавый, плечи средней ширины, шея короткая, лицо худощавое, удлиненное, овальной формы, нос длинный, узкий, кончик острый, глаза большие с открытыми веками, губы средней толщины, рот среднего размера. Из одежды, бывшей на преступнике, упоминались: длинное поношенное пальто свободного покроя, темные брюки, суконные ботинки черного цвета на резиновой подошве, ушанка из меха, похожего на пыжик.

Первоначально сыщики ухватились за версию о том, что преступник явно не в своем уме. И действительно, логика его поступков была мало похожа на деятельность нормального человека. Он мог в квартире, где совершал преступления, оставить многие ценные вещи, захватив с собой всякую мелочь вроде авторучек и электрических фонарей. Однако вскоре на основе анализа хитроумных действий убийцы сыщики пришли к выводу о том, что тот не так прост, как кажется. Он был достаточно предусмотрителен и осторожен для ненормального и к каждому преступлению тщательно готовился. Поэтому, чтобы перекрыть ему все возможные лазейки, столичная милиция была приведена в состояние повышенной готовности. Под усиленным наблюдением находились железнодорожные вокзалы, на улицах появились военные и милицейские патрули. Вся Москва полнилась слухами о жестоком убийце из Мосгаза, однако средства массовой информации сохраняли гробовое молчание по этому поводу. И лишь "вражеские голоса из-за бугра" доносили до людей крупицы правды.

Между тем, несмотря на активные поиски столичной и областной милиции, преступник по-прежнему гулял на свободе. В квартире изнасилованной девушки был найден тетрадный листок с записями фамилий жильцов дома, квартиры которых 25 декабря посетил убийца. Эксперты-криминалисты обнаружили на нем отпечаток пальца. После этого сотрудники угро исследовали несколько сот образцов почерков работников местного горгаза, но владельца такого почерка так и не нашли. Проверка по линии психически больных людей также результатов не дала.

Прошло еще три дня, и наступило 28 декабря 1963 года. Ионесян, все это время прятавшийся на квартире Коренковой, вновь вышел на "дело". И вновь его наглость и безнаказанность не знали границ. В том же Ленинградском районе, недалеко от места, где он убил 12-летнего подростка, он вновь обманом проник в одну из квартир и убил 11-летнего мальчика. Москва содрогнулась от еще одного зверства неуловимого маньяка, и кремлевские власти обрушили свой гнев на нерасторопных сыщиков. Следствие было активизировано, тысячи людей вовлечены в поиски преступника, но все безрезультатно. Ионесян вновь залег в свое лежбище у Рижского вокзала, пропивая и проедая кровавые деньги. Так длилось почти две недели.

Встретив Новый, 1964 год, Ионесян в начале января вновь вылез наружу.