I dati che mostrano la melatonina come un potente antiossidante sono stati accumulati negli ultimi quattro anni.

Il maggior problema irrisolto in relazione alla melatonina è stato per lungo tempo l’apparente ubiquità delle sue azioni e l’apparente distribuzione limitata dei suoi recettori. Erano anche state dimostrate azioni della melatonina in tessuti e cellule che mancavano di recettori di membrana, che molti ritenevano essere indispensabili per la sua azione. Sembrava inoltre incongruo che una molecola che aveva una così elevata solubilità nei lipidi, tale da passare attraverso le membrane, potesse contare esclusivamente su recettori di membrana per i suoi effetti. Recentemente è stato scoperto che la melatonina è molto solubile nei lipidi, ma mostra anche un alto grado di idrofilia. Ciò assicura che la melatonina non solo è in grado di attraversare la membrana delle cellule per entrare nel citosol, ma che potrebbe anche avere facile accesso ad ogni compartimento subcellulare; infine la melatonina potrebbe compiere questi movimenti senza l’ausilio di un carrier. E’ stato anche dimostrato che la melatonina ha almeno due interazioni intracellulari che non necessitano di recettori di membrana. Benitz - King e Anton - Tay¹⁴ hanno mostrato che la melatonina si lega alla calmodulina nel citosol. Il complesso calmodulina-melatonina potrebbe mediare una varietà di eventi metabolici, che a loro volta indirizzerebbero l’azione della melatonina in ogni cellula. Inoltre si è dimostrato che la melatonina elimina radicali idrossilici e ciò potrebbe controllare eventi intracellulari che si svolgono sotto la sua influenza.