Los efectos de la aplicación exógena de melatonina (MEL) en la promoción del crecimiento de las plantas y la mitigación de los estreses ambientales ya son conocidos, pero el valor potencial en la producción de cultivos aún se comprende de manera deficiente. En este estudio, se investigaron los efectos del remojo de semillas con MEL en el crecimiento y rendimiento del trigo de invierno (L.) en un experimento continuo de macetas de dos años y otro año de experimentación en campo. Los resultados mostraron que el remojo de semillas con diferentes concentraciones de MEL (10, 100 y 500 M) durante 24 h aumentó los rendimientos de grano por planta de un 29% a un 80% en el experimento de macetas y aumentó el rendimiento de grano por área de un 4-19% en el experimento de campo, en comparación con los controles. Un análisis adicional mostró que los efectos beneficiosos de MEL en la mejora del rendimiento de grano de trigo se pueden atribuir a: (1) aumento del número de espigas al potenciar el número de macollos; (2) capacidad de asimilación de carbono mejorada al mantener un área foliar grande, una alta tasa fotosintética y retrasar la senescencia de las hojas; (3) promoción del crecimiento en el sistema de raíces. El resultado de este estudio sugiere que MEL podría considerarse como un regulador efectivo del crecimiento de las plantas para mejorar la producción de grano en el trigo de invierno.