褪黑素（英语：melatonin），或称褪黑激素或美拉托宁，是一种在动物、植物、真菌和细菌中皆有发现的物质。它在动物体内起着调节生物钟的作用，但在其他生物体内可能有不同的功能。褪黑素的合成过程也因物种而异。
褪黑素可以用于帮助入睡和治疗睡眠障碍。它可以通过口服、喷雾或透皮贴剂的方式给药。在美国和加拿大，褪黑素是非处方药；在中国大陆，它被归类为保健食品；在台湾，它是未经政府许可的药物。在其他一些国家，褪黑素可能需要凭处方使用，或者不可用。
在高等动物中，褪黑素是由松果体细胞制造的。松果体产生的褪黑素是一种内分泌荷尔蒙，会进入血液；而视网膜和胃肠道则产生旁泌性荷尔蒙。下丘脑的视交叉上核通过视网膜接收每日光暗的规律，从而影响褪黑素的制造。
在人体内，5-羟色胺（又称为血清素）在N-乙酰基转移酶的催化下与乙酰辅酶A反应转化为N-乙酰-5-羟色胺，然后N-乙酰-5-羟色胺在乙酰血清素O-甲基转移酶的催化下被S-腺苷甲硫氨酸甲基化为褪黑素。
除了动物，一些植物如稻米也会制造褪黑素。哺乳类动物食用含有褪黑素的食物后，褪黑素会被吸收并溶入体内。
褪黑素的分泌受光照影响呈昼夜节律性。通常早上8点，褪黑素在血液中的浓度降至最低点；在晚上20点左右开始分泌，随后逐渐上升，23点后迅速升高，凌晨2-3点达到顶峰，然后逐渐下降，导致睡眠逐渐变浅，直到早晨自然醒来。因此，褪黑素的第一个生理特点是它的分泌具有规律性，它是一种睡眠生物钟调节器而不是睡眠的促进器，它的作用是告诉我们：到睡觉的时间了！
褪黑素的分泌量与年龄有关。35岁以后，机体腺体功能降低，褪黑素分泌量减少，平均每10年降低10%～15%。而老年睡眠障碍患者褪黑素下降更加明显，分泌量仅为高峰期的十分之一，导致睡眠节律和多个系统功能紊乱。所以一般年轻人的身体内不会缺乏这种物质。
褪黑素的分泌受光线控制。在夜晚，褪黑素分泌增多，但只要眼球受到光照，褪黑素的分泌就会受到抑制。因此，如果夜间频繁起床并开灯，就会明显影响褪黑素的分泌，导致再入睡困难。
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