La migraña es una enfermedad crónica que afecta a todo el mundo, independientemente de su origen socioeconómico y cultural. Afecta con mayor frecuencia e intensidad a los adultos jóvenes, especialmente a las mujeres. Se han identificado numerosos mecanismos de una crisis de migraña (alteraciones en la reacción de los vasos, funciones de neurotransmisores, neuronas corticales, canales iónicos, receptores, el proceso de inflamación neurogénica), y muchos de sus síntomas pueden explicarse por la activación del hipotálamo y las alteraciones en su comunicación con otras regiones cerebrales (incluido el tronco encefálico). Numerosos neuropéptidos y sistemas neuroquímicos también desempeñan un papel en la migraña. Uno de ellos es la melatonina, una hormona que permite al organismo adaptarse a los cambios cíclicos de las condiciones ambientales y alimentarias. En este artículo presentamos las bases fisiopatológicas de la liberación de melatonina por la glándula pineal y otros tejidos (incluidos los intestinos) bajo la influencia de diversos estímulos (entre ellos la luz y los alimentos), y su papel en la estimulación de las estructuras cerebrales responsables de desencadenar una crisis de migraña. Analizamos las publicaciones relativas a la investigación sobre el papel de la melatonina en diversos dolores de cabeza, en diversas fases de la migraña y en diversas fases del ciclo menstrual en mujeres con migraña, y su impacto en la aparición y gravedad de los ataques de migraña. La melatonina es una sustancia secretada internamente, pero también está presente de forma natural en muchos alimentos. Es posible complementar la melatonina en forma de preparados farmacéuticos, y parece, ser una buena terapia complementaria (debido a la falta de efectos secundarios significativos y las interacciones farmacológicas) en el tratamiento de la migraña, especialmente: en mujeres en edad fértil, en personas que toman múltiples medicamentos para otras enfermedades, así como aquellos sensibles a la farmacoterapia.