La melatonina diminuisce il rilascio di GnRH: per questo motivo diminuisce la sintesi di testosterone e quindi la libido. Più precisamente, inibisce la secrezione dell'ormone luteinizzante, che stimola nel maschio l'attività endocrina delle cellule interstiziali del testicolo con produzione di testosterone e di sperma, e nella femmina l'ovulazione e la conversione del follicolo ovarico in corpo luteo.