La melatonina viene sintetizzata in assenza di luce dalla ghiandola pineale; poco dopo la comparsa dell'oscurità, le sue concentrazioni nel sangue aumentano rapidamente e raggiungono il massimo tra le 2 e le 4 di notte per poi ridursi gradualmente all'approssimarsi del mattino. L'esposizione alla luce (soprattutto alla lunghezza d'onda blu tra 460 e 480 nm) inibisce la produzione della melatonina in misura dose-dipendente.