El plomo (Pb) es un metal pesado tóxico que perjudica gravemente el crecimiento de las plantas y la calidad de los cultivos. La melatonina, un compuesto indolamina ampliamente presente, mejora la tolerancia al estrés en las plantas, sin embargo, su papel en la resistencia de la planta de té al estrés por plomo sigue siendo incierto. Este estudio examinó dos genotipos de té con diferentes niveles de antocianinas, Longjing43 (LJ43) y Zijuan (ZJ), comparando su fenotipo, capacidad antioxidante, síntesis de metabolitos secundarios y expresión de genes de transporte de plomo bajo estrés por plomo. La exposición excesiva al Pb causó un estrés oxidativo severo, reduciendo la eficiencia del PSII, aumentando la acumulación de ROS e intensificando la peroxidación lipídica. ZJ, con una mayor concentración de antocianinas, mostró una resistencia al estrés por plomo más fuerte que LJ43. Bajo estrés por plomo, la melatonina promovió la acumulación de fenilalanina en ZJ, facilitando su conversión en antocianinas y catequinas a través de la regulación de genes clave. Además, la melatonina exógena redujo significativamente las concentraciones de Pb en raíces, tallos y hojas, con un efecto más pronunciado en ZJ (reducciones del 20.46%, 53.30% y 38.17%, respectivamente), lo que podría estar asociado con la regulación a la baja de genes de transporte de Pb, mostrando notablemente una disminución de 29 veces. Si bien estos resultados sugieren que la melatonina podría mejorar la tolerancia al estrés por Pb al modular el metabolismo de los flavonoides y restringir la absorción de Pb, los roles específicos de las antocianinas y catequinas en este proceso aún deben ser completamente esclarecidos. Se necesitan más estudios para aclarar los principales compuestos bioactivos y los mecanismos involucrados en la mitigación del estrés por metales pesados mediado por melatonina.