Kroppen Lorraine McCausland, en tvåbarnsmor, hittades bredvid en bäck i Forthiver den 8 mars 1987.
23-åringen hade varit ute en natt och sågs senast i en lojalistklubb på Tyndale.
Polisen tror att hon blev våldtagen på klubben innan hon blev "savagely misshandlad" och hennes kropp dumpades.
Det Insp Michelle Griffin sade: " Utredningen återupptas eftersom polisen, efter att ha granskat fallet, tror att det finns potentiella nya utredningslinjer.
Familjens hoppfulla polis kommer att säkra fällande domar
"Detta var en skoningslös misshandel av en sårbar ung kvinna. Det har haft en djup inverkan på hennes familj.
"Det skulle också ha haft en varaktig inverkan på de människor som bevittnade dessa händelser för 29 år sedan.
"De som är inblandade i attacken är fortfarande på fri fot."
Polisen sade att de skulle sprida flygblad i området för att belysa den nya undersökningen och vädjade till människor att komma fram med information.
"Jag vädjar till alla som var i klubben på natten av lördag 7 och de tidiga timmarna av söndag 8 Mars 1987.
"Det är länge sedan men jag är säker på att alla som var där fortfarande bär dessa minnen. De kommer förmodligen aldrig att lämna dem."
Det Insp Griffin sa att Lorraine var en "populär medlem" av lokalsamhället.
"Hon hade arbetat som stygn och sedan i sin systers mobila butik", sade hon.
"Alla i området kände Lorraine och gillade henne för hennes personlighet och vänlighet."
Polisen sa att en del hade varit "vägra att hjälpa" polisutredningen.
"Skuggorna av lojalistisk paramilitarism hänger över det här fallet. Jag tror att folk har varit ovilliga att berätta sanningen om den kvällen, vad de såg och hörde, vad de vet, eftersom de är rädda.
"Jag förstår deras rädsla men jag tror att det finns sätt att hantera detta och tillhandahålla en mekanism för att göra det möjligt för människor att träda fram och berätta vad de vet om händelserna den kvällen så att vi kan få rättvisa för Lorraine och hennes familj."
Polisen sa att 14 personer greps under den ursprungliga utredningen men ingen åtalades.
Detektiver gjorde 29 sökningar och tog mer än 100 vittnesutsagor.
Lorraine McCauslands son, som var bara två år gammal, mördades 18 år senare i juli 2005.
Craig McCausland dog efter att ha blivit skjuten i Dhu Varren Park i norra Belfast och mordet skylldes på spänningar inom lojalitet av polisen.
Polisen har inlett en utredning om mordet på en kvinna i norra Belfast för nästan 30 år sedan.