Folk bruger melatonin til at regulere kroppens indre ur. Den bruges til jetlag, til at regulere døgnrytme hos mennesker, hvis daglige arbejdsplan skifter (døgnrytmeforstyrrelser) og for at hjælpe blinde personer med at regulere døgnrytme. Melatonin bruges også til manglende evne til at falde i søvn (søvnløshed); socialt jetlag (DSPS); REM-behavior disorder (RBD); søvnløshed forbundet med forstyrrelse af opmærksomhed og aktivitets lidelse (ADHD); søvnløshed på grund af visse lægemidler mod højt blodtryk kaldet beta-blokkere; søvnproblemer hos børn med udviklingsforstyrrelser, herunder autisme, cerebral parese og børn med intellektuelle handicaps. Det anvendes også som søvnhjælpemiddel efter ophør med benzodiazepinlægemidler og for at mindske bivirkningerne ved at stoppe rygningen. Nogle mennesker bruger melatonin til Alzheimers sygdom eller hukommelsestab (demens), bipolar lidelse, en lungesygdom kaldet kronisk obstruktiv lungesygdom (COL), søvnløshed forårsaget af beta-blokkerende stoffer, endometriose, ringen for ørerne, depression eller sæsonbestemte lidelser (SAD), mild kognitiv forstyrrelse, ikke-alkoholisk leversygdom, kronisk utmattelsessyndrom(CFS), fibromyalgi, rastløse ben syndrome, en infiltrativ sygdom kaldet sarcoidose, skizofreni, migræne og andre slags hovedpine, aldersrelateret synstab, godartet prostataforstyrrelse(BPH), irritabel tyktarm(IBS), knogleskørhed (osteoporose), en bevægelsesforstyrrelse kaldet tardive dyskinesi (TDS), gastroøsofagal refluksygdom, Helicobacter pylori (H. pylori), træningsevne, infertilitet, epilepsi, aldring, til overgangsalderen, metabolisk syndrom, til rehabilitering efter operationen, psykomotorisk agitation forårsaget af anæstesi, stress, ufrivillig bevægelsesforstyrrelse (tardiv dyskinesi), ændringer i hjerteklap, når man bevæger sig fra at lægge sig til at sidde op (orthostatisk dysregulation), delirium, manglende evne til at kontrollere urinering, kæbesmerter, inflammatorisk tarmsygdom (ulcerøs colitis) og til prævention.
