La acetilserotonina metiltransferasa (ASMT) en especies vegetales, una de las enzimas más importantes en la biosíntesis de melatonina, juega un papel limitante en la producción de melatonina. En este estudio, basado en la secuencia completa del genoma, realizamos un análisis sistemático de la familia de genes ASMT en pimiento (Capsicum annuum L.) y analizamos sus perfiles de expresión durante el crecimiento y desarrollo, así como en situaciones de estrés abiótico. Los resultados mostraron que al menos 16 genes CaASMT fueron identificados en el genoma del pimiento. Los análisis filogenéticos de todos los CaASMT se dividieron en tres grupos (grupo I, grupo II y grupo III) con un alto valor bootstrap. Mediante la herramienta en línea MEME, se identificaron seis motivos distintos (motivo 1 a motivo 6). La localización cromosómica reveló que la mayoría de los genes CaASMT se encontraban en los extremos distales de los cromosomas del pimiento. Además, el análisis RNA-seq reveló que, durante el desarrollo vegetativo y reproductivo, la diferencia en la abundancia y los distintos patrones de expresión de estos genes CaASMT sugieren diferentes funciones. El análisis qRT-PCR mostró que la alta abundancia de CaASMT03, CaASMT04 y CaASMT06 se producía en frutos verdes maduros y frutos rojos maduros. Por último, utilizando la tecnología RNA-seq y qRT-PCR, también descubrimos que varios genes CaASMT se inducían en condiciones de estrés abiótico. Los resultados no sólo contribuirán a dilucidar la relación evolutiva de los genes ASMT, sino también a determinar la función biológica en la respuesta de la planta de pimiento al estrés abiótico.