Melissa officinalis hat eine lange Tradition in der Medizin, insbesondere in Europa, wo es seit dem Mittelalter zur Behandlung von Stress, Angstzuständen, Schlaflosigkeit, Verdauungsstörungen, Koliken und Depressionen eingesetzt wird. Es wird angenommen, dass sich der griechische Arzt Theophrastus auf diese Pflanze bezog, als er von den heilenden Eigenschaften einer Pflanze sprach, die als „Honigblatt“ übersetzt wurde. Selten verwendet oder isoliert erforscht, wird das angenehm riechende Kraut häufig mit anderen beruhigenden und angstlösenden Kräutern wie Baldrian, Hopfen oder Kamille kombiniert. Zeitgenössische Forscher haben ihre Aufmerksamkeit auf die nootropen – oder kognitiv verbessernden – Eigenschaften von Melissa officinalis gerichtet, während sie Behandlungen für Senilität sowie die ungewöhnliche antivirale Aktivität der Pflanze gegen das Herpes-simplex-Virus untersuchten. Die Pflanze ist reich an einer Vielzahl von sekundären Pflanzenstoffen, von denen keiner für alle seine pharmakologischen Wirkungen verantwortlich gemacht werden kann.
Einige Forschungen haben sich ausschließlich auf die ätherischen Öle der Pflanze konzentriert. Reich an ätherischen Ölen, die der Pflanze ihr angenehmes Aroma und den gebräuchlichen Namen „Zitronenmelisse“ verleihen, wird ein Großteil ihrer schmerzlindernden, muskelentspannenden und antiseptischen Wirkung auf die Anwesenheit der Chemikalie Eugenol zurückgeführt. Es wird angenommen, dass seine antiviralen Eigenschaften das Produkt einiger der vielen Terpen- und Terpenoidverbindungen der Pflanze sind, die hauptsächlich in haarähnlichen Strukturen produziert werden, die als Drüsentrichome bezeichnet werden und auf den Blättern, Blüten und Stängeln zu finden sind.
Die ätherischen Ölextraktionen von Melissa officinalis unterscheiden sich von ganzen ethanolischen oder wässrigen Extrakten, obwohl sie viele seiner anderen Wirkstoffe nicht einfangen. Es wird vermutet, dass ein Großteil der kognitiven Leistungsfähigkeit der Pflanze durch das phenolische Antioxidans Rosmarinsäure produziert wird, das in höheren Mengen im gesamten Pflanzenextrakt vorkommt. Diese Chemikalie kann auch für die angebliche angst- und stressabbauende Wirkung des Krauts verantwortlich sein, da sie ein Enzym hemmt, das für den Abbau von Gamma-Aminobuttersäure verantwortlich ist – dem natürlichen hemmenden Neurotransmitter des Gehirns.
Einige Untersuchungen haben auch vorgeschlagen, dass Melissa officinalis eine antithyreotrope Wirkung haben könnte. Dies kann sich bei der Behandlung von Hyperthyreose oder Morbus Basedow als nützlich erweisen, indem es die Wirkung der Schilddrüsenüberfunktion beeinträchtigt. Andere Forschungen haben gezeigt, dass die Pflanze den Serumspiegel der starken Antioxidantien Glutathionperoxidase und Superoxiddismutase erhöhen kann. Ab 2011 sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um diese Ergebnisse zu untermauern.
Trotz dieses breiten medizinischen Anwendungsspektrums wird angenommen, dass die Wirkung dieser Pflanze recht mild ist. Die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) stuft Melissa officinalis als allgemein sicheren Lebensmittelzusatzstoff ein. Die FDA trifft jedoch keine Urteile über die Sicherheit oder Wirksamkeit der Pflanze oder ihrer Extrakte bei der Behandlung von Krankheiten.