เมลาโทนินส่วนใหญ่ที่ใช้ในปี 2011 นั้นทำขึ้นจากการสังเคราะห์แม้ว่าจะมีแหล่งเมลาโทนินจากธรรมชาติจำนวนมาก ฮอร์โมนนี้ผลิตในส่วนของสมองที่เรียกว่าต่อมไพเนียล นอกจากนี้ยังพบได้ในสัตว์ประจำวันอื่น ๆ ซึ่งควบคุมวงจรการนอนหลับเพื่อให้สัตว์เหล่านี้นอนในเวลากลางคืนและตื่นขึ้นมาในระหว่างวัน เมลาโทนินสามารถสกัดได้จากสมองของสัตว์เหล่านี้และใช้ในอาหารเสริมเมลาโทนิน ทางเลือกที่ใช้พืชมีการทำตลาดเป็นเมลาโทนิธรรมชาติแม้ว่าผลิตภัณฑ์เสริมเหล่านี้ไม่มีเมลาโทนินใด ๆ
เมลาโทนินถูกสร้างขึ้นในสมองเพื่อตอบสนองวัฏจักรตามธรรมชาติของกลางวันและกลางคืน ในคนส่วนใหญ่ฮอร์โมนนี้ถูกสร้างขึ้นตามธรรมชาติเพียงพอที่จะเริ่มรอบการนอนหลับได้สำเร็จแม้ว่าระดับเมลาโทนินอาจลดลงในช่วงฤดูหนาวและในช่วงอายุของคน ๆ หนึ่ง
สัตว์ที่ตื่นในตอนกลางวันและหลับตอนกลางคืนก็ผลิตเมลาโทนินเพื่อควบคุมวัฏจักรนี้ แหล่งเมลาโทนินธรรมชาติเพียงแหล่งเดียวที่สามารถใช้ในการแพทย์มาจากต่อมไพเนียลของสัตว์เหล่านี้ ฝังลึกอยู่ในสมองของวัวแกะและสัตว์อื่น ๆ รายวันต่อมไพเนียลสามารถเก็บเกี่ยวได้และเมลาโทนินสกัด แม้ว่าสัตว์อื่น ๆ จะไม่สูญเปล่า แต่การเก็บเกี่ยวต่อมนี้ไม่ใช่กระบวนการที่คุ้มค่า นอกจากนี้ไวรัสที่พบในสมองของสัตว์สามารถก่อให้เกิดโรคในมนุษย์ได้ดังนั้นเมลาโทนินธรรมชาติที่รวบรวมจากแหล่งที่มาของสัตว์จะไม่ถูกใช้อีกต่อไป
ทุกวันนี้เมลาโทนินธรรมชาติไม่สามารถหาได้ในโลกส่วนใหญ่ บริษัท ที่บรรจุยานี้เป็นเมลาโทนินธรรมชาติมักใช้เมลาโทนินสังเคราะห์ซึ่งไม่รวมถึงสารกันบูดสีย้อมหรือสารเติมแต่ง เมลาโทนินประเภทนี้ทำในห้องปฏิบัติการและไม่ได้มาจากแหล่งธรรมชาติ
นอกเหนือจากเมลาโทนินจริงแล้วยังมีสมุนไพรอีกหลายชนิดที่บางครั้งเรียกว่าเมลาโทนินธรรมชาติ สารสกัดจากพืชในตระกูลหญ้าใช้ในการรักษาด้วยยาบางชนิดแทนเมลาโทนินจากสัตว์ สารสกัดเหล่านี้มักถูกระบุว่าเป็น "Gramineae" ซึ่งเป็นตระกูลพืชที่พบหญ้าเหล่านี้
เมลาโทนินสังเคราะห์และธรรมชาติมักใช้กับผู้ที่มีปัญหาในการนอนหลับ มันสามารถช่วยให้ผู้คนได้รับความล่าช้าเจ็ทได้เร็วขึ้นเช่นเดียวกับผู้ที่มีปัญหาการนอนหลับในระยะยาว เมื่อการผลิตเมลาโทนินลดลงในต่อมไพเนียลตามอายุบุคคลอาจเสริมด้วยฮอร์โมนเมลาโทนินตามธรรมชาติของฮอร์โมนนี้
