Folk bruker melatonin til å justere kroppens indre klokke. Det brukes til å behandle jetlag, kontrollere døgnrytmer hos personer som jobber med skiftende arbeidstid (har skiftarbeidsforstyrrelse), og til å hjelpe blinde pasienter etablere en lys-mørkesyklusen. Melatonin brukes også for søvnløshet (insomni); forsinket søvnfase syndrom (DSPS); RBD (REM sleep Behaviour Disorder, eller parasomni); søvnløshet assosiert med ADHD (Attention Deficit/Hyperactivity Disorder eller hyperkinetisk forstyrrelse); søvnløshet forårsaket av visse høyt blodtrykk medisiner kalt betablokkere; og søvnproblemer hos barn med utviklingsforstyrrelser, inkludert autisme, cerebral parese og intellektuelle funksjonshemminger. Det brukes også som søvnmiddel etter avsluttet behandling med benzodiazepin og for å redusere bivirkninger ved røykeslutt. Noen bruker melatonin ved Alzheimers sykdom eller hukommelsestap (demens), bipolar lidelse, en lungesykdom kalt kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS), søvnløshet forårsaket av betablokkere, endometriose, tinnitus, sesongavhengig depresjon (SAD), mild sinnslidelse, ikke-alkoholrelatert leversykdom, kronisk utmattelsessyndrom (CFS), fibromyalgi, rastløse bein (urolige bein), en immunsykdom kalt sarkoidose, schizofreni, migrene og andre hodepine, aldersrelatert synstap, godartet prostataforstørrelse (BPH), irritabel tykktarm (IBS), benskjørhet (lav benmasse eller osteoporose), en motorisk forstyrrelse kalt tardiv dyskinesi (TD), gastroøsofageal refluks, Helicobacter pylori (H. pylori), treningsytelse, infertilitet, epilepsi, eldring, ved menopause, metabolsk syndrom, for gjenoppretting etter operasjon, sinnsbevegelse forårsaket av anestesi, stress, endringer i hjertefrekvens ved overgang fra liggende til stående stilling (postural tachycardia syndrome), ufrivillig vannlating, kjeve smerter, inflammatorisk tarmsykdom (ulcerøs kolitt) og for prevensjon.
