Lidé používají melatonin k nastavení vnitřních hodin těla. Používá se k léčbě pásmové nemoci, pro úpravu cyklů spánku-bdění u lidí při směnném provozu a pro pomoc slepým lidem při vytváření denního a nočního cyklu. Melatonin se také používá k léčbě takových onemocnění, jako jsou neschopnost usnout (nespavost); syndrom opožděné fáze spánku (DSPS); porucha chování v REM spánku (RBD); nespavost spojená s poruchou pozornosti s hyperaktivitou (ADHD); nespavost způsobená některými léky s vysokým krevním tlakem nazývanými beta-blokátory; a problémy se spánkem u dětí s vývojovými poruchami, včetně autismu, mozkové obrny a mentálním postižením. Používá se také jako pomoc při spánku po přerušení užívání benzodiazepinových léků a ke snížení nežádoucích účinků při odvykání kouření. Někteří lidé užívají melatonin pro Alzheimerovu chorobu nebo ztrátu paměti (demence), bipolární poruchu, onemocnění plic nazývanou chronická obstrukční plicní nemoc (CHOPN), nespavost způsobená beta-blokátory, endometrióza, zvonění v uších, deprese nebo sezónní afektivní porucha (SAD), mírné mentální poruchy, nealkoholické jaterní onemocnění, chronický únavový syndrom (CFS), fibromyalgie, syndrom neklidných nohou, zánětlivé onemocnění zvané sarkoidóza, schizofrenie, migréna a jiné bolesti hlavy, s věkem související ztráta zraku, benigní hyperplazie prostaty (BPH), syndrom dráždivého tračníku (IBS), ztráta kostní hmoty (osteoporóza), pohybová porucha nazývaná tardivní dyskineze (TD), gastroezofageální reflux, Helicobacter pylori (H. pylori), neplodnost, epilepsie, stárnutí, menopauza, metabolický syndrom, zotavení po operaci, agitovanost způsobená anestezií, stres, nedobrovolná pohybová porucha (tardivní dyskineze), změny srdeční frekvence při pohybu (syndrom posturální tachykardie), delirium, neschopnost kontrolovat močení, bolesti čelistí, zánětlivé onemocnění střev (ulcerózní kolitida) a jako antikoncepce.
