Las concentraciones endógenas elevadas de melatonina mejoran la calidad del esperma y la exposición in vitro a corto plazo a la melatonina mejora aspectos de la motilidad espermática.
Aunque el líquido seminal humano contiene melatonina y los espermatozoides poseen receptores de melatonina de membrana, no existen estudios experimentales que hayan determinado la relación entre la melatonina y la infertilidad masculina.