褪黑素的功能与睡眠节律及体温调节有一定关系,白天体内褪黑素水平下降并伴有体温上升,而夜晚体温下降和褪黑素增高均与睡眠-觉醒有联系。因此,理论上讲褪黑素有利于睡眠。但实验室研究与实际观察结果尚存在着争议。Attenburrow通过对20例睡眠紊乱患者与正常对照研究后发现,失眠组患者的褪黑素水平明显低于正常组(45 vs 60 pg/ml)。然而,Lushington对52名老年失眠症的尿液褪黑素代谢产物6-甲硫褪黑素的测试结果显示,失眠患者与正常对照组的褪黑素水平比较没有差别。而Mishima对老年痴呆患者的研究发现,褪黑素降低与睡眠节律紊乱严重程度相关联。虽然有些研究显示褪黑素能使入睡时间有所缩短,但对总睡眠时间、白天嗜睡及疲乏感却无改善。