La melatonina è una sostanza prodotta dai pinealociti a partire dal neurotrasmettitore serotonina (5-idrossi-triptamina) per N-acetilazione e ossi-metilazione, in virtù del fatto che tali cellule contengono l'enzima idrossi-indolo-ossi metil transferasi (HIOMT), enzima marker dell'epifisi.