En los últimos años, se ha prestado cada vez más atención al papel que desempeña la melatonina en la microbiota intestinal. Además, se ha propuesto que la microbiota intestinal es una fuente alternativa de melatonina, sugiriendo que esta indoleamina antioxidante podría actuar como una especie de mensajero entre la microbiota intestinal y el huésped. Esta revisión analiza la literatura científica disponible sobre los posibles mecanismos implicados en este papel mediador, destacando sus efectos antioxidantes y su influencia en esta interacción. Además, también se revisan los conocimientos disponibles sobre los efectos de la melatonina en la composición de la microbiota intestinal, así como su capacidad para aliviar la disbiosis relacionada con la privación de sueño o las condiciones cronodisruptivas. La relación entre la melatonina y la microbiota intestinal también se ha discutido en términos de su papel en el desarrollo de diferentes trastornos, desde trastornos inflamatorios o metabólicos hasta afecciones psiquiátricas y neurológicas, considerando también el estrés oxidativo y las propiedades de la melatonina para eliminar las especies reactivas del oxígeno como los principales factores que median en esta relación.