El papel de la melatonina en el crecimiento de las plantas y la respuesta al estrés ambiental ha sido ampliamente demostrado. Sin embargo, la regulación fisiológica y molecular de la tolerancia a la sal en plántulas de trigo por la melatonina sigue siendo poco clara. En este estudio, investigamos los cambios en el fenotipo, la fisiología, los parámetros fotosintéticos y los niveles de transcritos en plántulas de trigo para revelar el papel de la melatonina en la regulación de la tolerancia a la sal en el trigo. Los resultados indican que la aplicación de melatonina exógena alivia significativamente la inhibición del crecimiento, la acumulación de especies reactivas de oxígeno y el daño oxidativo en las membranas inducido por el estrés salino en el trigo. Además, la melatonina exógena aumentó la actividad de las enzimas antioxidantes y reguló el intercambio de gases fotosintéticos. Los datos transcriptómicos mostraron una regulación positiva significativa de los genes que codifican proteínas del complejo de proteínas de clorofila de captura de luz en la fotosíntesis y genes relacionados con la biosíntesis de clorofila y carotenoides bajo la influencia de la melatonina. Estos resultados sugieren que la melatonina exógena mejora la tolerancia a la sal en plántulas de trigo al aumentar las actividades antioxidantes, fotoprotectoras y de fotosíntesis.