La ola de frío tardío de primavera afecta severamente al crecimiento de los capullos de flores de lichi. La melatonina, como molécula señalizadora, puede mejorar la capacidad de las plantas para resistir el estrés abiótico al regular múltiples procesos fisiológicos. Sin embargo, hay pocos estudios sobre la función de la melatonina en el lichi bajo estrés por frío. En el presente estudio, se seleccionaron 100 M de melatonina basados en el contenido de ABA en plántulas de lichi. Para identificar genes potencialmente involucrados en condiciones de melatonina y estrés por frío en el lichi, se construyeron cuatro bibliotecas de ARN-seq de hojas de lichi bajo condiciones de melatonina y frío. En total, se generaron entre 6.4-8.5 Gb de bases recortadas en cada biblioteca. Treinta y cinco genes fueron seleccionados al azar para el análisis de qRT-PCR. Los resultados mostraron una fuerte correlación positiva entre los datos de qRT-PCR y ARN-seq. Se identificaron un total de 4590 genes diferencialmente expresados (DEGs) en el tratamiento de melatonina (1845) y melatonina en condiciones de frío (2745). La expresión de varios genes pertenecientes a la metabolismo de almidón y sacarosa, hormonas vegetales (auxina, ABA), MAPK, y vías de metabolismo de ácido alfa-linolénico estaban diferencialmente expresados. El metabolismo mejorado de carbohidratos podría llevar a las plántulas de lichi tratadas con melatonina a producir más energía metabólica. El ácido abscísico puede mejorar la tolerancia al frío. En conjunto, nuestros resultados revelan que el pretratamiento con melatonina (100 M) protege a las plántulas de lichi del estrés por frío a través de hormonas vegetales y metabolismo de carbohidratos y proporciona genes potenciales para investigaciones futuras.