Melatonina exógena tomada al anochecer es, junto con fototerapia, uno de los tratamientos que se han empleado para el síndrome de la fase del sueño retrasada (SFSR) y el trastorno por ciclo vigilia-sueño diferente de 24 horas ("non-24-hour sleep–wake disorder"), en estos trastornos del sueño los ritmos circadianos del sujeto no están sincronizados con el ciclo ambiental.