10試験のうち8試験から、目的地での目標就寝時間（午後10時～午前0時）近くにメラトニンを投与した場合、5つ以上のタイムゾーンを横断した際の時差ぼけが軽減されることが明らかにされた。1日用量のメラトニン0.5～5mgは、0.5mg投与よりも5mg投与で入眠が早くよく眠れることを除き、同様に有効であった。5mgを超える用量では、それ以上の効果は認められなかった。徐放性メラトニン2mg投与では相対的に有効性がみられなかったことから、短時間で最高濃度に達するメラトニンがより有効に作用することが示唆される。必要なデータが得られた2試験のみに基づくと、治療必要例数（NNT）の概算値は2例である。横断するタイムゾーン数が増えるほど、また西への移動距離が短いほど、高い効果が得られると考えられる。

メラトニン投与はタイミングが重要である。日中の早い時間に服用するなど投与時間を誤まると、眠気が生じる傾向があり、現地時間への適応にも遅延が生じるおそれがある。他の副作用の発生頻度は低い。症例報告から、てんかん患者やワルファリン服用患者ではメラトニン投与は悪影響をもたらす可能性が示唆される。