Des concentrations élevées de mélatonine endogène améliorent la qualité du sperme et une exposition in vitro de courte durée à la mélatonine améliore certains aspects de la motilité des spermatozoïdes.
Bien que le liquide séminal humain contienne de la mélatonine et que les spermatozoïdes possèdent des récepteurs membranaires de mélatonine, aucune étude expérimentale n’a permis d’établir le lien entre la mélatonine et l’infertilité masculine.