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A melatonina, o hormônio primário da glândula pineal, atua como um potente “cronobiótico”, ajudando a manter os ritmos circadianos normais. Em indivíduos com dificuldade para dormir ou com ritmos circadianos alterados, como ocorre no jet lag e no turno da noite, a suplementação com melatonina pode ajudar a fornecer a ressincronização desses ciclos, em quantidades que variam de 0,3 a 8,0 mg. A síntese de melatonina a partir do aminoácido triptofano pode ser diminuída pelo processo do envelhecimento. A melatonina tem atividade antioxidante significativa. Níveis adequados de melatonina foram relatados como um fator positivo para a saúde cardiovascular, neuroendócrina e óssea.

O momento da suplementação com melatonina parece ser um fator importante, com o protocolo mais eficaz sendo um ciclo diurno semelhante ao ritmo fisiológico da secreção de melatonina, que geralmente é tomado uma vez à noite antes de dormir.

Estudos compararam a melatonina a outros auxiliares do sono para determinar a capacidade de promover o sono e o efeito no desempenho psicomotor. Em um estudo duplo-cego, controlado por placebo, o potencial de promoção do sono da melatonina (dose única de 6 mg) foi analisado e considerado eficaz. Os pesquisadores (usando o mesmo grupo de pacientes e dosagem de melatonina) também demonstraram que, apesar de um período surpreendentemente prolongado de sonolência (até 4,75 horas), a melatonina foi superior na ausência de impacto no desempenho de quatro tarefas separadas: tempo de reação em série, raciocínio lógico, tarefa de subtração serial e uma bateria de testes com várias tarefas.