A melatonin (N-acetil-5-metoxi-triptamin) egy hormon, amelyet főként a tobozmirigy vagy az epifízis választ ki, és a retina is termel, de sokkal kisebb mennyiségben. A szintézis kulcsenzime az N-acetiltranszferáz (NAT), amelynek aktivitása a sötét fázisban magas, ami megmagyarázza a hormon magas éjszakai szekrécióját. A melatonin cirkadián ritmusa a suprachiasmatikus magokban, testünk biológiai órájában keletkezik. Ez az óra maga is ritmikusan működik, és a környezeti szinkronizátorok vezérlik. Az expozíció időpontjától függően a fénynek kétféle hatása van a melatonin kiválasztására: vagy teljesen elnyomja a hormon kiválasztását, vagy eltolja a csúcsszekréciót (vagy fázist) egy úgynevezett fázisválaszgörbe szerint, mivel a reggeli fényexpozíció előrehozza a fázist, míg este késlelteti a ritmus fázisát. A melatonin ellentétes tulajdonságokkal rendelkezik. A melatonin tehát a fényjelzés átalakítója, amely jelzi a szervezet számára a nappal és az éjszaka időtartamát. Az exogén melatonin lehetővé teszi bizonyos cirkadián ritmusok, például a testhőmérséklet szinkronizálását is. Farmakológiai tulajdonságai miatt a jelenlegi kutatások a melatonin (és a fény) mint reszinkronizáló szer tulajdonságaira összpontosítanak különböző deszinkronizációs helyzetekben, mint például az öregedés, a műszakos munka, az éjszakai munka, a fáziskéséssel vagy fáziskéséssel járó alvási szindrómák, a jet lag, … Továbbá a hormon erős antioxidáns (az E-vitaminnál jobb) és onkosztatikus tulajdonságai arra utalnak, hogy szerepe lehet azokban az esetekben, amikor szekrécióját gátolja, különösen a fény, mint például a kizárólag éjszaka dolgozó (és ezért fénynek kitett) és hosszú ideig dolgozó emberek esetében, akiknél a mellrák relatív kockázata szignifikánsan magasabbnak bizonyult (RR 1,1 és 1,6 között, p. < 0,05) három közelmúltbeli epidemiológiai vizsgálatban. További vizsgálatokra van azonban szükség ezen eredmények validálásához.