Tallkottkörteln ligger ovanför lillhjärnan och nära centrum av den mänskliga hjärnan. Körteln är mycket liten, mindre än 1/2 tum (1.27 cm) stor. Melatoninsyntes sker i tallkottkörteln som svar på förändringar i ljuset. Hos människor reglerar denna hormonsekretion sömnen och har varit inblandad i åldersrelaterade sjukdomar och säsongsbunden affektiv störning (SAD).
Näthinnan i ögat överför information om ljusexponering till tallkottkörteln. Tallkottkörteln använder denna information för att koordinera den mänskliga biologiska klockan. Melatonin utsöndras av tallkottkörteln på natten för att hjälpa till att inducera sömn, medan ljusexponering hämmar melatoninproduktionen. Under dagen är utsöndringen av melatonin nästan noll.
Tallkottkörteln och melatonin är inblandade i säsongsbetonad affektiv störning. Under vintermånaderna på nordliga breddgrader minskar mängden solljus. Minskningen av dagsljus gör att tallkottkörteln ökar melatoninproduktionen. Ökningen av melatoninnivåer leder till överdriven sömnighet, viktökning, trötthet och depression. Att utsätta en SAD-patient för artificiellt solljus hämmar melatoninproduktionen och förbättrar symtomen.
Jetlag orsakas av en störning i dygnsrytmen till följd av bristen på mörker som uppstår när flygbolags flygningar över tidszoner stör tallkottkörteln och produktionen av melatonin. Symtom på jetlag inkluderar sömnlöshet, trötthet och hjärndimma, men att ta melatonintillskott kan hjälpa till att återställa dygnsrytmen. Nattskiftsarbetare upplever symtom som liknar jetlag. För dessa arbetare kan sova med mörkläggningsgardiner hjälpa till att simulera nattetid och framkalla melatoninproduktion.
Tallkottkörteln och melatoninproduktionen förändras med hög ålder. Melatoninproduktionen minskar och tallkottkörteln utvecklar förkalkningar som kallas hjärnsand. Melatonin är en potent antioxidant och är involverad i att främja enzymet glutationperoxidas, en annan antioxidant. Båda dessa antioxidanter förhindrar skador från fria radikaler. När melatoninnivåerna sjunker kan de resulterande skadorna på fria radikaler bidra till åldrande och åldersrelaterad sjukdom.
Hos däggdjur med en specifik häckningssäsong styr tallkottkörteln och melatoninnivåerna också fertiliteten. Utanför häckningssäsongen producerar hanar inte spermier eftersom höga nivåer av melatonin hämmar gonaderna. På våren ökar mängden dagsljus, melatoninnivåerna sjunker och djuret är redo för en ny avelscykel. Människor upplever inte säsongsbetonad reproduktion, så melatoninnivåerna påverkar inte människans fertilitet.