Innegabile il substrato organico della depressione, come dimostrato dallo sviluppo di manifestazioni fisiche obiettivabili, segni che certuni autori considerano alla stregua di marker biologici della depressione melanconica; tali sono ad es. il rallentamento delle risposte vasomotorie e l'ipotensione ortostatica in particolare, i disturbi del pattern ipnico (ridotta latenza REM, come evidenziato dal tracciato polisonnografico), l'alterazione del test di soppressione al desametazone, la disregolazione dei ritmi cronobiologici circadiani come ad es. l'anticipo di fase, che poi giustificherebbe l'insonnia terminale (risvegli precoci). Nella depressione melanconica l'orologio biologico (attività ritmico-periodica del nucleo soprachiasmatico dell'ipotalamo) e le funzioni neurovegetative da esso regolate tendono infatti ad anticipare il ciclo luce-buio, mentre normalmente avverrebbe perfettamente il contrario.