Biosynteza melatoniny w komórkach szyszynki przebiega w rytmie okołodobowym zawiadywanym przez wewnętrzny zegar biologiczny. Po okresie wzmożonej aktywności, w godzinach wieczornych, dochodzi do stopniowego wzrostu produkcji melatoniny. Z każdą kolejną godziną pogłębia się spadek aktywności psychofizycznej i metabolicznej oraz nasila się subiektywne uczucie senności. Chronobiologiczne zaburzenia snu dotyczą dysregulacji rytmu sen-czuwanie. Dzieje się tak np. po szybkiej zmianie stref czasowych i w przebiegu zespołu opóźnionej fazy snu oraz zespołu przyspieszonej fazy snu.