La melatonina (MT) ha sido ampliamente reconocida por su capacidad para mitigar los efectos del estrés abiótico y regular el desarrollo de las plantas. En este estudio, investigamos el papel de la MT exógena en la mejora de la tolerancia al calor en la batata, con un enfoque particular en su capacidad para aliviar el daño inducido por el estrés térmico. El tratamiento con MT redujo significativamente el estrés oxidativo, como lo evidencian los niveles disminuidos de peróxido de hidrógeno, iones superóxido y malondialdehído (MDA), todos los cuales estaban elevados bajo estrés térmico. Para descubrir los mecanismos subyacentes, se realizó secuenciación de ARN en tres grupos experimentales: control (CK), estrés térmico solo (HS) y pretratamiento con MT seguido de estrés térmico (MH). Se identificaron un total de 3491, 3280 y 1171 genes expresados diferencialmente (DEGs) en las comparaciones CK vs. HS, CK vs. MH y HS vs. MH, respectivamente. El tratamiento con MT moduló notablemente la expresión de genes involucrados en la regulación redox y el metabolismo de nicotina y nicotinamida. Además, la MT mejoró la expresión de genes asociados con vías de señalización clave, incluyendo quinasas activadas por mitógenos (MPK3) y componentes de la transducción de señales de hormonas vegetales, como el factor de respuesta al etileno (ERF). Estos hallazgos ofrecen nuevas perspectivas sobre los mecanismos mediante los cuales la MT exógena mejora la tolerancia al calor en la batata, destacando su papel en la regulación de sistemas antioxidantes, vías metabólicas y señalización hormonal. Este estudio presenta estrategias valiosas para mejorar la resiliencia de los cultivos al estrés térmico.