[3]​ Se ha observado que la melatonina tiene, entre otras funciones, regular el reloj biológico y disminuir la oxidación.

Entre estos los más comunes son: la avena, las cerezas, el maíz, el vino tinto, los tomates, las patatas, las nueces, las ciruelas[5]​ y el arroz.

Debe emplearse con precaución, pues no está exenta de efectos secundarios; no se tiene experiencia sobre efectos a largo plazo, y el tratamiento del insomnio debe individualizarse a las condiciones de cada paciente.

[6]​ La melatonina se descubrió por vez primera en relación con el mecanismo a través del cual algunos anfibios y reptiles cambian el color de su piel.

[13]​ La primera patente para su uso como auxiliar en dosis bajas para dormir se otorgó a Richard Wurtman, del MIT, en 1995.

En las aves, son fotorreceptores intermedios, ya que la melatonina se regula sobre todo por el núcleo supraquiasmático del hipotálamo.

Se metaboliza por la sangre, hígado o cerebro, entre las 23:00 y las 7:00 del día siguiente de la producción.

Muchos estudios clínicos indican que la suplementación con melatonina es un tratamiento efectivo contra las migrañas y las cefaleas.

La melatonina también ha demostrado ser efectiva contra un tipo de depresión, el desorden afectivo estacional (SAD).

[cita requerida] La melatonina influye sobre el sistema inmunológico, sida, cáncer,[17]​ envejecimiento, enfermedades cardiovasculares, cambios de ritmo diarios, sueño, afecciones psiquiátricas.

Se ha comprobado que la melatonina reduce el daño en tejidos debido a isquemia tanto en el cerebro como en el corazón; sin embargo, no ha sido probado en humanos.[cita requerida].

[cita requerida] También si bien se sabe que la melatonina interactúa con el sistema inmunológico,[18]​[19]​ los detalles de esas interacciones no están claros.

En estudios preclínicos, la melatonina puede mejorar la producción de citocinas,[20]​ y al hacer esto, contrarresta las inmunodeficiencias adquiridas.

Un experimento comprobó que la melatonina aumentaba en un 20 por ciento la vida de los ratones (aunque podría ser debido a factores asociados).

[cita requerida] Se ha propuesto que la melatonina regula el sistema inmunológico al afectar a las citocinas producción en células inmunocompetentes.

Varios estudios apoyan la acción inmunorreguladora de la melatonina sobre el sistema inmune innato del organismo.

Un hito, una demostración anterior reveló que los ratones jóvenes pinealectomizados experimentaron una involución acelerada del timo.

[28]​ El efecto inmuno potenciador de la melatonina implica péptidos opioides; la melatonina estimula a las células Th para que secreten péptidos opioides que tienen efectos reguladores en una variedad de células inmunes.Según Nelson y Drazen,[29]​ la melatonina es parte de un sistema fisiológico complejo que coordina los procesos reproductivos, inmunológicos y otros procesos fisiológicos para hacer frente a los factores estresantes energéticos durante el invierno.

La melatonina puede corregir inmunodeficiencias secundarias al estrés agudo, enfermedades virales y tratamiento farmacológico.

[cita requerida] Habitualmente, la producción de melatonina por la glándula pineal es inhibida por la luz y estimulada por la oscuridad.

[cita requerida] La melatonina únicamente ha sido aprobada como medicamento para el tratamiento a corto plazo del insomnio primario en pacientes mayores de 55 años.

[42]​[43]​[44]​[45]​ Liberando de manera prolongada la melatonina ha mostrado buenos resultados en el tratamiento del insomnio en los adultos mayores.

[52]​ Los receptores de melatonina parecen ser importantes en los mecanismos de aprendizaje y memoria en ratones,[53]​ y la melatonina puede alterar procesos electrofisológicos asociados con la memoria, tales como potenciaciones a largo plazo.

[55]​[56]​ En varios ensayos clínicos se ha estudiado la mejoría del delirio en pacientes ancianos tratados con melatonina.

Aunque en algunos de ellos se han obtenido resultados positivos, es precipitado afirmar que la melatonina puede utilizarse para tratar a personas con delirio, sería necesario para ello realizar estudios más amplios y con mayor número de pacientes.

[64]​ Esto podría poner en contraste con pacientes bipolares recuperados libres de drogas que muestran sensibilidad a la luz normal.

[68]​ La melatonina está implicada en el metabolismo de la energía y el control del peso corporal en los animales.

[70]​ Este efecto podría deberse a un aumento en la tasa metabólica basal mediante la estimulación de la termogénesis.

Por otra parte, es un protector más eficiente que la amifostina,[76]​ un agente comúnmente usado para este propósito.

La melatonina ha sido sugerido como un agente radioprotector, con las ventajas propuestas de ser ampliamente protectora, fácilmente disponibles, por vía oral auto-administrada, y sin efectos secundarios conocidos.