松果腺细胞是松果腺最主要的细胞，负责制造和分泌褪黑素。 松果腺细胞有一个细胞器叫作突触带(synaptic ribbon)，这被认为是松果腺细胞一个特别的标志。松果腺细胞的大量酵素包含了用来将血清张力素转换成褪黑素的5-羟色胺 N-乙酰转换酶（英语：5-HT N-acetyl transferase）与5-羟氧吲哚-O-甲基转移酶（英语：5-hydroxyindole-O-methyltransferase）。 松果腺细胞分泌褪黑素经由像神经元轴索的长细胞质突起才进到微血管中。而褪黑素的分泌受到来自颈上神经节（英语：Superior cervical ganglion）的交感神经分布所刺激。松果腺细胞也有较短的细胞质突起，借由胞桥小体与间隙连接连结到其他邻近的松果体细胞。 松果体细胞有大型形状不规则的细胞核，具有明显的核仁在里面。