Önceleri melatoninin amfibyumlarda derinin renginin açılmasına neden olduğu düşünülüyordu; son yıllarda memelilerdeki işlevleri üzerine yapılan araştırmalar, buna ek olarak, uyku çevrimini ve ergenlik döneminde ortaya çıkan iç salgı değişikliklerini düzenlediğini gösterdi. Epifiz bezinden salgılanan melatonin miktarı, bireyin yaşına ye salgının yapıldığı zamana göre değişir. Örneğin, salgı miktarı geceleri artar, gündüz azalırken, yedi yaşından küçük çocuklarda daha büyüklere, özellikle erişkinlere oranla çok fazladır. Üreme organlarının gelişmesinde rol oynayan prolaktin gibi hormonlar, vücuttaki melatonin miktarı azaldıktan sonra etkin hale gelebileceğinden, melatoninin çocukta erken cinsel olgunlaşmaya engel olduğu söylenebilir.
Epifiz bezlerinde hormon salgılayan ur bulunan çocukların, yaşıtlarına göre daha erken yaşta cinsel olgunluğa erişmesi bu varsayımı doğrulamaktadır. Melatonin uyku çevriminin düzenlenmesinde de önemli rol oynar; yapılan deneylerde vücuduna hormon şırınga edilen bireylerin uykusunun geldiği gözlenmiştir. Buna göre, geceleri melatonin salgısının artmasıyla uyuma isteği doğar ve artar, sabaha karşı hormon salgısının durması uykunun hafiflemesine neden olur. Küçük çocukların erişkinlerden daha çok uyuması, melatonin salgısının miktarıyla açıklanabilir.Beyin ve omuriliği örten zarların bakteri, virüs ya da mantar bulaşması sonucu iltihaplanmasıyla ortaya çıkan ve kimi zaman ölüme yol açan hastalık
İnsan dışındaki memelilerde uzun kış gecelerinde yaza oranla daha fazla salgılanan melatoninin bir tür üreme ve çiftleşme sinyali olduğu sanılmaktadır. Üreme ve çiftleşme dönemleri ilkbahar gibi elverişli mevsimlere rastlayan hayvanlarda melatonin, üreme çevrimini gündüz ve gecenin uzunluğuna göre düzenleyen bir biyolojik saat olarak görev yapar.