Pierwsze informacje o sportretowanej kobiecie pochodzą również z biografii Vasariego: W 1911 roku, po kradzieży obrazu z Luwru, zaczęto podawać w wątpliwość relacje Vasariego, który mimo że obrazu nigdy nie widział, to zachwycał się brwiami Giocondy, których ta nigdy nie posiadała.
W XIX i XX wieku pojawiło się wiele wątpliwości i niepotwierdzonych hipotez związanych z tożsamością Mona Lisy. Wielu badaczy identyfikowało ją z innymi bardziej znanymi postaciami historycznymi. Wśród nich wymieniana była Izabela Aragońska, Beatrice d’Este, jedna z kochanek Giuliana de’ Medici Pacifika Brandano lub Costanza d’Avalos, czy też jego żona Filiberta (córka Filipa II Sabaudzkiego). Inną hipotezę przedstawia Lilian Schwartz, sugerując, że obraz przedstawia samego Leonarda da Vinci. Schwartz użyła komputerowego programu do cyfrowego porównania rysów twarzy Mony Lisy i Leonarda, po czym doszła do wniosku, że obie postaci mają identyczne umiejscowienie i wymiary nosa, ust, podbródka oraz czoła. Schwartz spotkała się z zarzutem, iż porównywała twarz malarza, używając jego autoportretu, więc wskazane podobieństwo nie musiało być rzeczywiste, lecz podyktowane wspólnym autorstwem obu obrazówZob. A. Doda-Wyszyńska, Inwazja ikonoklastów, Wydawnictwo Naukowe WNS UAM, Poznań 2012, s. 140–141 (przypis 21)..