Мелатони́н, нейрогормон позвоночных животных и человека. Обнаружен также у беспозвоночных, в растениях и водорослях, у бактерий и одноклеточных эукариот.

У млекопитающих мелатонин вырабатывается в эпифизе, а также в меньших количествах в сетчатке глаза, различных отделах головного мозга, в желудочно-кишечном тракте, яичниках. Производное серотонина.

Секреция мелатонина эпифизом регулируется вегетативной нервной системой через верхние шейные ганглии симпатической нервной системы и подчиняется суточному ритму (с преобладанием в ночное время). В секреции мелатонина отмечаются и сезонные колебания. Интенсивность образования мелатонина может изменяться в ходе онтогенеза (например, у человека его продукция возрастает до 5 лет, затем плавно снижается в течение жизни, за исключением резкого падения в период полового созревания).

Мелатонин реализует своё действие как через рецепторы клеточной мембраны, связанные с G-белками, так и взаимодействуя с ядерными рецепторами.

У земноводных и рыб мелатонин вызывает концентрирование пигмента меланина в меланоцитах, что приводит к осветлению окраски покровов. Мелатонин обладает т. н. хронотропной активностью, связанной с формированием суточных и сезонных ритмов секреции гормонов.

У неполовозрелых особей вызывает задержку полового развития (антигонадотропный эффект), замедляя рост семенников и яичников, у взрослых – угнетает секрецию фоллитропина и лютропина, наступление течки, у человека влияет на менструальный цикл.

Кроме того, мелатонин участвует в регуляции сна и бодрствования, терморегуляции, иммунных реакциях, внутриклеточных антиокислительных процессах, старении организма, опухолевом росте, развитии психических расстройств.