El jardinero Caleb Hughes se convirtió en el principal sospechoso esa misma noche a través de los relatos de los testigos. Varias mujeres informaron que Hughes les hizo proposiciones sexuales crudas durante la fiesta, y otras informaron que Hughes había dado niveles inusuales de atención hacia los niños en la fiesta, incluida Melissa. La policía visitó su apartamento durante la noche, donde la esposa de Hughes cooperó con la policía. El conjunto completo de ropa que llevaba Hughes en el momento de la desaparición fue encontrado en la lavadora de Hughes, incluidos sus zapatos (con los lados de las suelas cortados, posiblemente para eliminar evidencia de sangre), su cinturón y una funda para un cuchillo grande. El propio Hughes las había puesto inmediatamente para lavarlas cuando llegó a casa. La policía los confiscó como prueba. La policía también tomó el sedán Honda Civic rojo que poseía Hughes, y examinó el asiento del pasajero en busca de pruebas de fibra. Un examinador del polígrafo concluyó que Hughes mostró evidencia de engaño cuando se le preguntó sobre su papel en la desaparición de Melissa.Carol, la esposa de Hughes, fue clave en la investigación. Informó de su llegada a casa del trabajo varias horas más tarde de lo habitual y también que el kilometraje extra estaba en el cuentakilómetros de su automóvil. Su esposo explicó que el kilometraje era el resultado de un viaje lateral que hizo para comprar un paquete de 6 cervezas y luego tomar una ruta más larga a casa. Hughes nunca explicó por qué había salido de su camino habitual para volver a casa. En cualquier caso, su historia era improbable, ya que afirmó haber llegado a casa alrededor de las 12:30 AM: las tiendas de licores en Virginia no venden alcohol después de la medianoche según las regulaciones estatales.

Se extrajeron fibras del asiento delantero del vehículo. Se informó de que la víctima llevaba un vestido de pájaro Grande que había sido comprado a J.C. Penney. Los investigadores obtuvieron un vestido idéntico, y sus fibras se compararon con las encontradas en el asiento del coche de Hughes. Se encontró una coincidencia entre el vestido y las fibras del coche. También se encontraron algunos pelos de un abrigo de piel de conejo raro, usado por Tammy en la fiesta. Esta evidencia apuntaba a la probabilidad de que la víctima hubiera estado sentada en el asiento del pasajero en algún momento de la noche.

Los investigadores estaban seguros de que Hughes había matado a Melissa. Aunque la ley de Virginia no requería un cuerpo de la víctima para presentar cargos por asesinato, la ley requiere que los fiscales identifiquen el lugar del asesinato. A falta de esta evidencia, Hughes fue acusado de secuestro con intención de profanar (es decir, secuestro como preludio de una agresión sexual). La evidencia de fibra fue fundamental para establecer este cargo, ya que los fiscales argumentaron que no había ninguna razón inocente para quitar el abrigo de la niña en el automóvil y, por lo tanto, dejar las fibras del vestido. Hughes fue declarado culpable de secuestro el 8 de marzo de 1991 y condenado a 50 años de prisión.

Dos hombres sin conexión con los casos Brannen intentaron extorsionar a través de una demanda de rescate de 7 75,000. The men were arrested collecting the ransom.Fueron condenados a 7 años, 8 meses y 3 años, 10 meses.