Den misstänkta våldtäkten ska ha skett i Visby under natten till söndagen.
Kvinnan återvände till Stockholm under söndagen och anmälde först därefter händelsen till Gotlandspolisen.
– Det är vaga uppgifter hon lämnat. Det ska ha varit på ett hotellrum i Visby. Hon har även gett ett signalement på en man men det är inte säkert vad det gett ännu, säger vakthavande polisbefäl Benny Melin.
Fallet är nu ett ärende för kriminalavdelningen som sedan tidigare utreder två våldtäktsfall de senaste dagarna.