本发明提供了一种提高牛奶中褪黑素含量的方法及其应用，涉及奶牛养殖的技术领域。提高牛奶中褪黑素含量的方法包括使泌乳期奶牛每日以光照环境时间：黑暗环境时间为11:13的周期进行饲养，每日给予奶牛光照环境的起始时间为1:50~2:10，在给予光照开始的0.5h内开始挤奶。其中，光照环境的光照强度为500~600 lx，黑暗环境的光照强度不超过0.1 lx；并且，饲喂奶牛的饲料中，含有大豆18~22%，米糠9~10%和豆粕8~12%。该方法缓解了现有技术中存在的牛奶中褪黑素含量较低的问题。