Melissa officinalis tiene una larga historia de uso en medicina, particularmente en Europa, donde se ha utilizado desde la Edad Media como tratamiento para el estrés, la ansiedad, el insomnio, la indigestión, los cólicos y la depresión. Se cree que el médico griego Teofrasto se estaba refiriendo a esta planta cuando se refirió a las propiedades curativas de una planta traducida como «hoja de miel». Aunque rara vez se usa o se investiga de forma aislada, la hierba de olor agradable se combina con frecuencia con otras hierbas sedantes y que reducen la ansiedad como la valeriana, el lúpulo o la manzanilla. Los investigadores contemporáneos han centrado su atención en las propiedades nootrópicas o de mejora cognitiva de Melissa officinalis mientras investigan tratamientos para la senilidad, así como en la inusual actividad antiviral de la planta contra el virus del herpes simple. La planta es rica en una amplia variedad de fitoquímicos, ninguno de los cuales puede considerarse responsable de todos sus efectos farmacológicos.
Algunas investigaciones se han centrado exclusivamente en los aceites esenciales de la planta. Rico en aceites volátiles que proporcionan a la planta su agradable aroma y el nombre común de “toronjil”, gran parte de su actividad analgésica, relajante muscular y antiséptica se ha atribuido a la presencia del químico eugenol. Se cree que sus propiedades antivirales son el producto de algunos de los muchos terpenos y compuestos terpenoides de la planta, principalmente producidos dentro de estructuras similares a pelos llamadas tricomas glandulares que se encuentran en las hojas, flores y tallo.
Las extracciones de aceite esencial de Melissa officinalis son distintas del extracto etanólico o acuoso completo, aunque no capturan muchos de sus otros compuestos activos. Se sospecha que muchas de las propiedades de mejora del rendimiento cognitivo de la planta son producidas por el fenol antioxidante ácido rosmarínico, que se encuentra en niveles más altos en todo el extracto de la planta. Esta sustancia química también puede ser responsable de la supuesta actividad de la hierba para aliviar la ansiedad y el estrés a través de la inhibición de una enzima responsable de la degradación del ácido gamma-amino butírico, el neurotransmisor inhibidor natural del cerebro.
Algunas investigaciones también han sugerido que Melissa officinalis puede tener actividad antitirotrópica. Esto puede resultar de alguna utilidad en el tratamiento del hipertiroidismo o la enfermedad de Grave al interferir con la acción de la glándula tiroides hiperactiva. Otra investigación ha indicado que la planta puede aumentar los niveles séricos de los potentes antioxidantes glutatión peroxidasa y superóxido dismutasa. Sin embargo, se necesita más investigación a partir de 2011 para corroborar estos hallazgos.
A pesar de esta amplia gama de aplicaciones médicas, se cree que la acción de esta planta es bastante suave. La Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) clasifica a Melissa officinalis como un aditivo alimentario generalmente seguro. Sin embargo, la FDA no hace ningún juicio sobre la seguridad o eficacia de la planta o sus extractos en el tratamiento de ninguna condición médica.