La melatonina es una indolamina pineal, supuestamente conocida como regulador del ritmo circadiano, y una molécula antioxidante e inmunomoduladora. Tanto en ensayos experimentales como clínicos, se ha demostrado que la melatonina tiene efectos positivos en diversas patologías, como modulador de importantes vías bioquímicas que incluyen la inflamación, el estrés oxidativo, la lesión celular, la apoptosis y el metabolismo energético. El intestino representa una de las fuentes extra pineales más abundantes de melatonina, con una concentración 400 veces superior a la de la glándula pineal. La importancia de la comunidad microbiana intestinal -la microbiota intestinal- en múltiples funciones críticas del organismo ha sido ampliamente estudiada a lo largo del tiempo, y su desequilibrio se ha asociado a diversas patologías humanas. Estudios recientes destacan un posible papel modulador de la microbiota intestinal por parte de la melatonina, con posibles implicaciones para el tratamiento de estas patologías. En consecuencia, la melatonina podría resultar un agente terapéutico valioso y versátil, ya que es bien sabido que ejerce funciones positivas sobre la microbiota en muchas afecciones asociadas a disbiosis, como la enfermedad inflamatoria intestinal, la disbiosis inducida por cronodisrupción, la obesidad y los trastornos neuropsiquiátricos. Esta revisión pretende sentar las bases para una comprensión más profunda de la melatonina, la microbiota intestinal y las sutiles interacciones huésped-salud.