Мелатонін, основний гормон епіфізу, діє як потужний «хронобіотик», допомагаючи підтримувати нормальні циркадні ритми.

У людей, які страждають проблемами зі сном або зі зміненими циркадними ритмами, наприклад, під час зміни часових поясів і роботи в нічну зміну, додавання мелатоніну може допомогти забезпечити ресинхронізацію цих циклів у дозах від 0,3 до 8,0 мг. Синтез мелатоніну з амінокислоти триптофану може бути зменшений у процесі старіння. Мелатонін має чималу антиоксидантну активність. Повідомляли, що адекватний рівень мелатоніну є позитивним чинником здоров'я серцево-судинної системи, нейроендокринної системи та кісток.

Час приймання добавок мелатоніну, по-видимому, є важливим чинником, причому найефективнішим протоколом є добовий цикл, аналогічний фізіологічному ритму секреції мелатоніну, який зазвичай треба вживати один раз увечері перед сном.

Дослідження порівнювали мелатонін з іншими снодійними, щоб визначити його здатність покращувати сон і вплив на психомоторну працездатність. У подвійному сліпому плацебоконтрольованому дослідженні був проаналізований потенціал мелатоніну (одноразова доза 6 мг) щодо поліпшення сну, який виявився ефективним. Дослідники (з використанням тієї ж групи пацієнтів і дозування мелатоніну) також продемонстрували, що, попри напрочуд тривалий період відчутної сонливості (до 4,75 годин), мелатонін густив за своїм браком впливу на виконання чотирьох окремих завдань: час послідовної реакції, логічне розсудження, завдання послідовного віднімання й батарея багатозадачних тестів.