El estrés por salinidad es una limitación abiótica primaria que restringe la productividad global de los cultivos, con la salinización progresiva del suelo induciendo la inhibición del crecimiento y disfunción fisiológica en las plantas. Aunque la melatonina (MT) ha sido ampliamente documentada para mejorar la adaptación al estrés, los mecanismos subyacentes a través de los cuales media la tolerancia a la sal al integrar procesos fisiológicos permanecen poco claros. Este estudio investigó los efectos de diferentes concentraciones de MT en el rendimiento fotosintético, las relaciones hídricas de las plantas, la eficiencia en el uso del agua y los parámetros fisiológicos sensibles al estrés en tomates, con el objetivo de identificar las principales vías fisiológicas para la mitigación del estrés salino mediado por MT. Los resultados mostraron que el estrés por sal redujo significativamente el contenido relativo de agua en las hojas y la conductividad hidráulica de las raíces, suprimió la tasa fotosintética y finalmente causó reducciones significativas en la biomasa aérea y de raíces. La pulverización de MT mejoró efectivamente el estado hídrico de las hojas y la capacidad de absorción de agua de las raíces, mejorando la tasa fotosintética y la eficiencia en el uso del agua, proporcionando así soporte material y energético para el crecimiento de la planta. Además, la pulverización de MT aumentó la capacidad antioxidante total en las hojas y promovió la síntesis de compuestos fenólicos y flavonoides, reduciendo así el daño oxidativo. Al mismo tiempo, estimuló la acumulación de osmolitos para mejorar la capacidad de ajuste osmótico celular y optimizó la absorción de iones para mantener la homeostasis iónica celular. Entre las concentraciones probadas, 100 M de MT mostraron los efectos más significativos de alivio. Esta concentración mejoró de manera integral la tolerancia a la sal y el rendimiento de crecimiento de las plantas de tomate al optimizar de manera sinérgica el uso del agua, la función fotosintética, la defensa antioxidante y el equilibrio iónico. En conclusión, estos hallazgos proporcionan evidencia experimental para elucidar los mecanismos fisiológicos subyacentes a la tolerancia a la sal mediada por MT en los tomates y ofrecen referencias teóricas para la aplicación racional de MT en la producción de cultivos bajo condiciones salinas.