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La melatonina, la hormona primaria de la glándula pineal, actúa como un poderoso "cronobiótico" quot; ayudando a mantener los ritmos circadianos normales. En personas que tienen dificultad para dormir o con ritmos circadianos alterados, como en el jet lag y el turno de noche, la administración de suplementos de melatonina puede ayudar a lograr la resincronización de esos ciclos, en cantidades que varían de 0.3-8.0 mg. La síntesis de melatonina a partir del aminoácido triptófano puede verse reducida por el proceso de envejecimiento. La melatonina tiene una actividad antioxidante significativa. Se informó que los niveles adecuados de melatonina son un factor positivo para la salud cardiovascular, neuroendocrina y ósea.

El momento de la suplementación con melatonina parece ser un factor importante, y el protocolo más efectivo es un ciclo diurno similar al ritmo fisiológico de la secreción de melatonina, que por lo general se toma una vez por la noche antes de acostarse.

Los estudios han comparado la melatonina con otros somníferos para determinar la capacidad de promover el sueño y el efecto sobre el rendimiento psicomotor. En un ensayo doble ciego, controlado con placebo, se analizó el potencial de melatonina (dosis única de 6 mg) que promueve el sueño y se encontró que era efectivo. Los investigadores (utilizando el mismo grupo de pacientes y la dosis de melatonina) también demostraron que, a pesar de un período sorprendentemente prolongado de somnolencia percibida (hasta 4.75 horas), la melatonina fue superior en su falta de impacto en el rendimiento de cuatro tareas independientes: tiempo de reacción en serie, razonamiento lógico, tarea de resta en serie y una batería de prueba de múltiples tareas.