79-åringen hölls på måndagen misstänkt för mord på 14-årige Elsie Frost i oktober 1965.
Elsie knivhöggs till döds i en tunnel under en järnvägslinje i Wakefield
BBC förstår att den arresterade mannen är Peter Pickering, som först förhördes i samband med mordet 2016. Han greps i närheten av Newbury i Berkshire.
Fler berättelser från hela Yorkshire
Mannen förhörs också i samband med en osammanhängande anklagelse om våldtäkt och kidnappning 1972.
Elsie mördades när hon gick hem från skolans segelklubb, nära floden Calder och Calder och Hebblekanalen.
Polisen i West Yorkshire och Major Enquiries-teamet inledde sin utredning om hennes död efter en serie rapporter om BBC Radio 4.
Pickering greps ursprungligen i september innan han frigavs. Polisen sa att han hade återanställts efter att nya bevis hade upptäckts.
Anklagelserna om våldtäkten och kidnappningen 1972 anses ha dykt upp under utredningen av Elsies död.
En man har gripits för andra gången i samband med mordet på en skolflicka för mer än 50 år sedan.