Ορμόνη η οποία παράγεται φυσιολογικά από την επίφυση του εγκεφάλου. Η σημαντικότερη λειτουργία της είναι η ρύθμιση του εσωτερικού ρολογιού που καθορίζει πότε κανείς θα κοιμηθεί και πότε θα ξυπνήσει. Η μελατονίνη είναι πολύ ευαίσθητη στις αλλαγές του φωτός. Όταν υπάρχει αρκετό φως η έκκρισή της είναι μειωμένη, ενώ στο σκοτάδι η παραγωγή της αυξάνεται.

Η έκθεση σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού την ημέρα και έντονου φωτισμού τη νύχτα μπορεί να διαταράξουν την παραγωγή της συγκεκριμένης ορμόνης, συνεπώς και τις συνήθειες του ύπνου. Τέτοιες περιπτώσεις περιλαμβάνουν την εργασία σε βάρδια, το jet lag  ή αδυναμία όρασης. Επιπλέον η παραγωγή της μελατονίνης μειώνεται με τα χρόνια, γι αυτό μεγαλύτερα σε ηλικία άτομα αντιμετωπίζουν δυσκολίες στον ύπνο.

Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Αρχή  Ασφάλειας Τροφίμων (EFSA), η μελατονίνη είναι ικανή να μειώσει το χρόνο που χρειάζεται κανείς για να κοιμηθεί, ενώ ανακουφίζει και από το αίσθημα του jet lag. Αποτελεί συστατικό πολλών συμπληρωμάτων διατροφής για την καταπολέμηση της αϋπνίας.