Mediante diversas proyecciones sincroniza los ritmos periféricos y estimula la secreción de melatonina por la glándula pineal.
Por otra parte, si las células del NSQ se cultivan in vitro, mantienen su propio ritmo en ausencia de señales externas.
En el núcleo de estos ciclos se encuentran las proteínas CLOCK y BMAL1.
El núcleo supraquiasmático recibe información sobre la luz ambiental a través de los ojos, ya que la retina contiene no sólo fotorreceptores clásicos que nos permiten distinguir formas y colores, sino también células ganglionares con un pigmento llamado melanopsina, las cuales a través del tracto retinohipotalámico llevan información al núcleo supraquiasmático mediante sinapsis glutamatérgicas.
El núcleo supraquiasmático toma esta información sobre el ciclo luz/oscuridad externo, la interpreta, y la envía al ganglio cervical superior, y desde aquí la señal es redirigida a la glándula pineal o epífisis, estructura que secreta la hormona melatonina en respuesta.