Le ultime perizie psichiatriche effettuate attribuirono alla Franzoni una personalità affetta da "nevrosi isterica", cioè portata alla teatralità e alla simulazione perché incapace di elaborare in modo maturo le problematiche della quotidianità. Pare che, successivamente alla nascita del secondo figlio, Samuele, la donna avesse lamentato stress o comunque difficoltà nel gestire la casa e contemporaneamente occuparsi di due figli piccoli, ma non si è mai accertato se si trattasse di sintomi transitori o di una vera e propria depressione post-partum. A causa di questo disagio, la Franzoni si rivolse alla dott.ssa Satragni (la stessa che prestò i primi soccorsi a Samuele dopo il delitto) che le prescrisse un blando antidepressivo, del quale però la donna non sembra abbia mai fatto uso. A questo episodio fece seguito una breve separazione tra i coniugi, durante la quale la Franzoni, assieme ai due figli, tornò a vivere presso i propri genitori a Monteacuto Vallese, frazione di San Benedetto Val di Sambro. Nel giro di poco tempo, comunque, la donna fece ritorno a Cogne.
Il mattino del delitto, la Franzoni lamentò un "malessere" a seguito del quale il marito avvisò la guardia medica. Successivamente, la Franzoni minimizzò l'episodio, riferendo che il sanitario le avrebbe diagnosticato una banale influenza, ma i sintomi da lei lamentati (tremori agli arti, dispnea, nausea e sensazione di affanno) sembrerebbero suggerire invece che la donna soffrisse di attacchi di panico. La Franzoni stessa continuò a rigettare ogni ipotesi di infermità mentale totale o parziale, incluse le condizioni che sarebbero in grado di spiegare, secondo alcuni esperti,[senza fonte] l'amnesia rispetto all'atto omicida e l'incapacità di riconoscersene responsabile.
Nella sentenza d'appello l'imputata venne di fatto ritenuta pienamente sana di mente al momento del delitto. Nelle motivazioni della sentenza, rese note il 19 ottobre 2007, si legge infatti: "La Corte non può non tenere conto del fatto che Anna Maria Franzoni ha sofferto di un reale disturbo, che rientra nel novero delle patologie clinicamente riconosciute (degne anche di trattamento terapeutico), ma che nel sistema giuridico-penale vigente non costituisce di per se stesso infermità che causa vizio di mente".