Melatonine kan nieuwe aanvallen van diverse vormen van hoofdpijn voorkomen. Enkel voor migraine en clusterhoofdpijn zijn er enkele gecontroleerde studies gedaan, maar de meeste studies zijn niet-gecontroleerd of zijn casestudies. Sommige wel met goede resultaten. Dat blijkt uit een review waarin een Britse en Amerikaanse onderzoeker de evidentie rond melatonine en hoofdpijn evalueerden.