Hall había acordado quedar con su novio Philip Karlbaum el 8 de junio y su madre la dejó en su casa.[5] La noche del 8 de junio de 1996, Hall fue al club nocturno Cadillacs en Bath con Karlbaum y otra pareja de amigos. Se informó que Hall había tenido una discusión con Karlbaum, y se fue del club «molesto» después de que supuestamente la vio bailar con otro hombre.[3] Hall fue vista por última vez sentada en un taburete en el club alrededor de la 1:10 de la madrugada del 9 de junio de 1996.[6][7] Sus padres denunciaron su desaparición dos días más tarde, el 11 de junio, después de que no se presentara al trabajo.[5]
Karlbaum describió su devastación por su desaparición el 17 de junio de 1996.[6][7] La policía de Avon y Somerset inició varias búsquedas en el río Avon después de su desaparición y realizó numerosas entrevistas a clubbers y taxistas. Se ofreció una recompensa de 10 000 libras por información,[8] los programas de la BBC Crimewatch y Crimestoppers hicieron llamamientos al público para obtener información, al igual que la hermana de Hall, Dominique,[9] pero no se llegó a buen puerto por este canal de búsqueda.
Sin avances en la investigación, Hall fue declarada legalmente muerta el 17 de noviembre de 2004.[1]
El 5 de octubre de 2009, un trabajador encontró una bolsa de basura de plástico que contenía huesos mientras limpiaba un parche de vegetación en una vía de acceso en la salida 14 de la autopista M5. Los huesos de la bolsa incluían un cráneo, pelvis y fémur y se encontraron más restos enterrados y esparcidos por el campo junto a la carretera. La policía confirmó que los restos eran humanos y mostraron una joya encontrada en el sitio a los padres de Melanie, quienes confirmaron que había pertenecido a su hija.[10] A pesar de esto, la policía se negó a confirmar que el cuerpo era el suyo hasta que se llevó a cabo una autopsia.[11] Los restos fueron identificados formalmente como los de Hall a través de registros dentales el 7 de octubre.[3][7] Había sufrido un traumatismo contundente severo en la cabeza que resultó en una fractura de cráneo, pómulos y mandíbula. Hall también había sido atada con una cuerda azul.[2]
Los padres de Hall lanzaron un nuevo llamamiento el 8 de octubre para que cualquier persona con información se presentara en comisaria,[3] mientras que el intendente de la policía de Avon y Somerset, CID DS Mike Britton, declaró que, pese a que su fecha de jubilación estaba próxima, estaba determinado a continuar trabajando para esclarecer el caso, desarrollando un equipo de operación para activar un operativo sobre un caso que tenía trece años de antigüedad.[12][13] El 29 de octubre de 2009, la policía anunció que se habían encontrado cerca del cuerpo tres llaves de un vehículo Ford, posiblemente un Transit, Fiesta o Escort, y que estaban trabajando con Ford para tratar de identificar el vehículo. Crimewatc htambién lanzó un nuevo llamamiento de información, que resultó en más de 200 llamadas telefónicas del público. La recompensa por información que conduzca al arresto también se incrementó a 20 000 libras, el doble de lo inicialmente concedido.[14]
En octubre de 2019, la policía reveló que habían obtenido un perfil de ADN parcial de la cuerda envuelta alrededor de la bolsa que contenía los restos de Hall y declaró que confiaban en que el asesino de Hall sería capturado. Sus padres restablecieron una recompensa de 50 000 libras esterlinas por información que condujera a un arresto y una condena.[15]
En 2003, la policía arrestó a dos hombres en relación con la desaparición de Hall, pero fueron puestos en libertad sin cargos después de que se registraran algunos edificios y un campo cerca de Bath.[16][17] En 2009, un hombre de 37 años confesó su participación en el asesinato de Hall a la policía en Gran Mánchester, pero fue eliminado de la lista de la investigación después de someterse a pruebas psiquiátricas.[16][18] En julio de 2010, un hombre de 38 años de Bath fue arrestado bajo sospecha del asesinato de Hall y posteriormente puesto en libertad bajo fianza.[19][20] En agosto de 2010, otro varón de 39 años de Wiltshire fue arrestado por la policía bajo sospecha de asesinato después de entregarse en una estación de policía en el área de Avon y Somerset.[17] Posteriormente, fue puesto en libertad bajo fianza.[21]
En octubre de 2013, la policía dijo que había encontrado un automóvil Volkswagen Golf blanco relacionado con sus investigaciones y había recibido información relevante sobre la cuerda utilizada para atar el cuerpo de Hall.[22] El 25 de noviembre de 2013, se informó que un hombre de 44 años había sido arrestado en una dirección en Bath, bajo sospecha de asesinato. El hombre quedó en libertad bajo fianza hasta el 19 de diciembre y se registró una propiedad en Bath.[23] El 28 de noviembre de 2014 se informó que no había pruebas suficientes para acusar al sospechoso.[24] El 23 de junio de 2016, un hombre de 45 años fue arrestado tras la recuperación del ADN del lugar donde se descubrieron los restos de Hall,[25] y puesto en libertad bajo fianza unos días después.[26]
Para octubre de 2019, se habían realizado once arrestos durante la investigación policial, pero nunca se habían presentado cargos contra nadie.[15]
