La mayor parte de la melatonina utilizada en 2011 se fabrica de forma sintética, aunque existen varias fuentes naturales de melatonina. Esta hormona se produce en una parte del cerebro conocida como glándula pineal. También se encuentra en otros animales diurnos, regulando el ciclo del sueño para que estos animales duerman durante la noche y estén despiertos durante el día. La melatonina se puede extraer del cerebro de estos animales y usarse en suplementos de melatonina. Las alternativas a base de plantas se comercializan como naturales, aunque estos suplementos no contienen melatonina.
La melatonina se crea en el cerebro como respuesta al ciclo natural del día y la noche. En la mayoría de las personas, se crea de forma natural suficiente cantidad de esta hormona para iniciar con éxito el ciclo del sueño, aunque los niveles de melatonina pueden descender en el invierno y a medida que la persona envejece.
Los animales que están despiertos durante el día y dormidos por la noche también producen melatonina para regular este ciclo. La única fuente natural de melatonina que se puede usar en medicamentos proviene de las glándulas pineales de estos animales. Enterradas profundamente en el cerebro de las vacas, ovejas y otros animales diurnos, las glándulas pineales se pueden recolectar y extraer la melatonina. Aunque el resto del animal no se desperdicia, cosechar esta glándula no es un proceso rentable. Además, los virus que se encuentran en el cerebro de los animales pueden causar enfermedades en los seres humanos, por lo que la melatonina natural obtenida de fuentes animales generalmente ya no se usa.
Hoy en día, la melatonina natural no está disponible en la mayor parte del mundo. Las empresas que empaquetan este medicamento como natural generalmente usan melatonina sintética que no incluye conservantes, colorantes ni aditivos. Este tipo de melatonina se elabora en un laboratorio y no se deriva de fuentes naturales.
Aparte de la melatonina real, hay una serie de alternativas a base de hierbas que a veces se etiquetan como melatonina natural. En algunos medicamentos se utilizan extractos de plantas de la familia de las gramíneas en lugar de la melatonina de origen animal. Estos extractos a menudo se etiquetan como «Gramíneas», que es la familia de plantas en la que se encuentran estas hierbas.
La melatonina sintética y natural a menudo es utilizada por personas que tienen dificultades para dormir. Puede ayudar a las personas a superar el jet lag más rápidamente, así como a las que tienen problemas de sueño a largo plazo. A medida que la producción de melatonina disminuye en la glándula pineal con la edad, una persona puede complementar su suministro natural de esta hormona con una pastilla de melatonina.