警方在案发后翻查吉隆坡国际机场的闭路电视片段，锁定涉案的两名女疑犯，其中一人案发时身穿印有「LOL」字样的 T-恤。警方证实被捕女子与片段中的女子同属一人，同时继续追缉另外四男一女。
马来西阿皇家警察厅发表声明指，这名被捕女子的护照上显示的国籍为越南籍，名叫段诗芳（Doan Thi Huong），故乡为越南北部南定巿（Nam Dinh），出生于 1988 年 5 月 31 日。
有传媒报道指，女子外型极像韩国或朝鲜籍人士，当局不排除疑犯持假护照入境。另有传媒报道，该女子是一名缅甸人。
警方消息指，被捕女子被带返警署后表现镇定，令警方更加怀疑她的身份。
早前的报道指，金正男死前曾向机场职员求助，表示脸部被人喷上不明液体，随后感到晕眩。
根据香港《东方日报》报道，该名女疑犯向警方表示，自己与另一名女同伴都马来西亚旅行，同行的四名男子在吉隆坡告知她们要进行一场恶作剧（prank），指示她们其中一人使用喷剂喷向金正男脸部，另一人则以手帕捂着其脸部。
疑犯续指，两人完成任务后，随即乘坐的士离开，到一间酒店与另外四名男子会合。翌日，同行女伴与四名男子外出后不知所终；被捕女子遂重返机场，却当场遭警方拘捕。
韩国总理兼代总统黄正安表示，如果证实朝鲜应对此次谋杀事件负责，这将揭示朝鲜政治背后的残酷。
“如果我们能确认金正男的谋杀是朝鲜政府所为，这将成为揭示金正恩政权残酷和非人道的直接案例。”
金正男被朝鲜领导人金正恩疏远，长年生活在海外，并曾经公开反对他的家族对朝鲜的控制。
另据法新社报道，如果证实金正男是遇刺身亡，将是金正恩在2013年12月处决姑丈张成泽之后，在他的政权治下丧命的最知名人物。分析家说，金正恩可能是因外传金正男准备投诚而下令刺杀他。
首尔智库世宗研究所（Sejong Institute）专家郑成长表示，行刺金正男一事「若未获金正恩本人直接下令或是批准，实令人难以想像」。
郑成长表示，最近有新闻报导说，金正男早自2012年就意图向欧洲联盟、美国或韩国投诚，这可能引发对他下杀手的念头。
