褪黑素作为自由基清除剂和抗氧化剂，有显著的多种功能，也可以作为昼夜节律调节剂，抗炎和免疫调节分子，并作为褪黑素抗肿瘤剂。我们推测，褪黑素是光合蓝藻的初始和主要功能，它出现3.5-3.2十亿年前的地球上，是作为一种抗氧化剂。褪黑素作为抗氧化剂通过该生物体进化是必要的，因为光合作用与有毒自由基的产生相关联。褪黑素的其它辅助功能是后期发展。我们还推测，线粒体和叶绿体可能是褪黑素的合成位点，在所有真核细胞中具有这些细胞器的主站点。这一预测是由基础上线粒体和紫外线。线粒体是褪黑激素的形成可能位点，这种细胞器含有高浓度的褪黑激素但是不受血液褪黑素浓度的影响。褪黑素是有差异有效地清除了各种活性氧和活性氮的。另外，褪黑素及其代谢物调制大量的抗氧化和助氧化酶，使氧化损伤减少。褪黑激素对自由基代谢的行动/产生的酶可以由Keap1的-的Nrf2-ARE途径介导。超出其直接清除自由基和间接的抗氧化作用，褪黑激素具有多种生理和代谢优势的可以提高其能力，以限制氧化应激。
