La melatonina contenida en los complementos alimenticios (que no es una sustancia natural) parece ser eficaz solo para tratar algunos trastornos del ritmo circadiano, como la fase del sueño retrasada y para ayudar a recuperar el ritmo fisiológico sueño-vigilia en las personas obligadas a trabajar por la noche.

También parece favorecer el sueño en niños con problemas neurológicos severos.

Sin embargo, no se ha demostrado que la melatonina funcione en el tratamiento de otros trastornos del sueño en adultos, como el insomnio o en el tratamiento del insomnio conductual infantil.