Tento hormon produkuje epifýza (nadvěsek mozkový). Hladina melatoninu v těle je silně závislá na střídání světla a tmy. Přes den je nízká, vzestup hladiny je spojen s nutkáním ke spánku. Nejvyšší je kolem druhé až třetí hodiny ranní. Poté opět začne klesat. Pokud je cyklus melatoninu narušen (pásmová nemoc, stárnutí, stres), snižuje se schopnost soustředění a rozhodování a také může být narušena paměť. Problémy s hladinou melatoninu jsou často pozorovatelné u pracovníků na nočních směnách nebo na studentech v obdobích, kdy se připravují na zkoušky.
Schopnost tvorby melatoninu se s narůstajícím věkem postupně snižuje. Právě s melatoninem pravděpodobně souvisí zvýšený výskyt nespavosti u starších lidí nebo osob se sníženou hladinou melatoninu v krvi. Úprava hladiny melatoninu vede podle vědeckých studií k optimalizaci spánkového schématu a k jeho zvýšené kvalitě.
