Lidé používají melatonin k úpravě vnitřních hodin těla. Používá se k jet lagu, k úpravě cyklů spánku a bdění u lidí, jejichž denní pracovní režim se mění (porucha práce na směny), a k pomoci nevidomým vytvořit denní a noční cyklus. Melatonin se také používá při neschopnosti usnout (insomnie); syndrom zpožděné fáze spánku (DSPS); porucha spánkového chování při rychlém pohybu očí (RBD); nespavost spojená s poruchou pozornosti a hyperaktivitou (ADHD); nespavost způsobená některými léky na vysoký krevní tlak nazývanými beta-blokátory; a problémy se spánkem u dětí s vývojovými poruchami včetně autismu, dětské mozkové obrny a mentálního postižení. Používá se také jako pomoc při spánku po ukončení užívání benzodiazepinových léků a ke snížení vedlejších účinků odvykání kouření. Někteří lidé užívají melatonin pro Alzheimerovu chorobu nebo ztrátu paměti (demence), bipolární poruchu, plicní onemocnění zvané chronická obstrukční plicní nemoc (CHOPN), nespavost způsobenou beta-blokátory, endometriózu, zvonění v uších, depresi nebo sezónní afektivní poruchu ( SAD), mírné duševní poškození, nealkoholické onemocnění jater, syndrom chronické únavy (CFS), fibromyalgie, syndrom neklidných nohou, zánětlivé onemocnění zvané sarkoidóza, schizofrenie, migréna a jiné bolesti hlavy, ztráta zraku související s věkem, benigní hyperplazie prostaty (BPH), syndrom dráždivého tračníku (IBS), úbytek kostní hmoty (osteoporóza), pohybová porucha zvaná tardivní dyskineze (TD), kyselý reflux, Helicobacter pylori (H. pylori), cvičení, neplodnost, epilepsie, stárnutí, při menopauze, metabolický syndrom, pro zotavení po operaci, agitovanost způsobená anestezií, stres, porucha mimovolního pohybu (tardivní dyskineze), změny srdeční frekvence při pohybu z lehu do sedu (syndrom posturální tachykardie), delirium, neschopnost kontrolovat močení, bolest čelisti, zánět onemocnění střev (ulcerózní kolitida) a pro antikoncepci. Denní noční melatonin snižuje krevní tlak u mužských pacientů s esenciální hypertenzí. Užívání melatoninu vede k průměrnému snížení celkového cholesterolu.
