Las inundaciones son la principal causa de la inhibición de la germinación de semillas y el crecimiento de plántulas durante la siembra directa de arroz. Como hormona reguladora del crecimiento, la melatonina juega un papel importante en promover la germinación de semillas y mejorar la resistencia al estrés de las plantas. Sin embargo, todavía hay muchos mecanismos desconocidos relacionados con la regulación de la tolerancia a la sumersión mediada por melatonina exógena durante la germinación de semillas. Para superar estos desafíos, este estudio investigó los efectos del remojo de semillas con diferentes concentraciones de melatonina en la germinación y características fisiológicas de las semillas de arroz durante diferentes tiempos de inundación. Los resultados mostraron que la administración exógena de 100 M de melatonina mejoró significativamente el potencial de germinación, la tasa de germinación, el índice de germinación y el índice de vigor de las semillas, y aumentó el tamaño de la biomasa aérea y subterránea. Al aumentar las actividades de la superóxido dismutasa (SOD) y la peroxidasa (POD) en brotes y raíces, y reducir el contenido de malondialdehído (MDA), la melatonina de 100 M alivió el daño de las semillas de arroz bajo estrés por inundación. El grado de relación gris entre el contenido de MDA de la raíz y el tratamiento de remojo de semillas con melatonina fue el más alto, y se utilizó para evaluar el efecto de la melatonina en aliviar el estrés por inundación. Un análisis de varianza de dos factores mostró que el tratamiento de estrés por inundación y el tratamiento de melatonina tuvieron efectos más significativos en la germinación de semillas de arroz que los tratamientos de interacción de inundación y melatonina (<0,01). El número óptimo de días para que las semillas de arroz resistan el estrés por inundación fue de dos, y la concentración óptima para el tratamiento de remojo de semillas con melatonina fue de 100 M. En resumen, un tratamiento de remojo de semillas de 100 M de melatonina puede aliviar efectivamente el daño del estrés por inundación en las semillas de arroz y promover el crecimiento y desarrollo de plántulas. Este estudio proporciona la base teórica para una técnica de cultivo ligera y sencilla para la siembra directa de arroz.