Onderzoek bevestigt dat citroenmelisse kalmerend werkt door interactie met GABA-receptoren in het zenuwstelsel. Klinische studies tonen een vermindering van angst, nervositeit en slapeloosheid bij gebruik van melisse-extract of thee. Bij kinderen en adolescenten zijn er aanwijzingen dat melisse in combinatie met andere kruiden (zoals valeriaan) de slaapkwaliteit kan verbeteren en rusteloosheid kan verminderen.

Ook zijn er onderzoeken die een verbetering van cognitieve functies laten zien. In klinische proeven bij gezonde volwassenen en ouderen werd een verbetering van geheugen, concentratie en alertheid waargenomen na inname van melisse-extract. Dit wijst op een dubbele werking: zowel rustgevend als cognitief ondersteunend.

Uitwendig toegepast bij herpes simplex blijkt citroenmelisse-extract de genezing te versnellen, pijn en jeuk te verminderen en de kans op recidieven te beperken. Dit effect wordt toegeschreven aan de antivirale werking van fenolzuren, vooral rozemarijnzuur. Sommige onderzoeken suggereren zelfs dat vroegtijdige toepassing van melissezalf een uitbraak kan voorkomen.

Daarnaast zijn er aanwijzingen dat citroenmelisse een milde schildklierremmende werking heeft. Studies tonen dat melisse bepaalde receptoren kan beïnvloeden die betrokken zijn bij de aanmaak van schildklierhormonen. Dit gebruik vraagt echter deskundige begeleiding en wordt alleen in specifieke gevallen toegepast.

Verder onderzoek richt zich op de rol van melisse bij spijsverteringsklachten, waarbij extracten spasmen van de gladde spieren in het maag-darmkanaal verlichten. Er zijn ook voorlopige studies die wijzen op een mogelijke rol bij angststoornissen en lichte depressieve klachten.

Hoewel de resultaten veelbelovend zijn, is aanvullend grootschalig en goed gecontroleerd onderzoek nodig om optimale doseringen, werkingsmechanismen en veiligheid op lange termijn vast te stellen.