Vitamin D syntetiseres i huden ved UV-bestråling med sollys. Et av forstadiene til kolesterol omdannes da til kolekalsiferol (vitamin D3). Serumkonsentrasjonen varierer betydelig gjennom året. Både kolekalsiferol (vitamin D3 som dannes i huden og finnes i noen animalske matvarer) og ergokalsiferol (vitamin D2 som blant annet finnes i noen typer sopp) er fettløselige vitaminer som absorberes gjennom hele tynntarmen ved nærvær av galle. Etter absorpsjon hydroksyleres vitaminet enzymatisk først på karbonatom nummer 25 (i 25 stilling) i leveren og deretter i 1 stilling i nyrene, til det aktive vitaminet, kalsitriol (1,25(OH)2D). Den siste enzymatiske prosessen er angrepspunktet for metabolsk regulering.
Vitamin D stimulerer kalsiumabsorpsjonen fra tarmen bl.a. ved å stimulere syntesen av transportproteinet kalsiumbindende protein (CaBP), og øker transporten av kalsium inn i tarmcellene.
Vitaminet øker til en viss grad reabsorpsjonen av kalsium og fosfat i nyrene (samme effekt som PTH på kalsiumreabsorpsjon, men motsatt effekt av PTH på fosfatreabsorpsjon).
Vitamin D stimulerer osteoblastfunksjonen og har direkte betydning for mineraliseringen av nydannet beinvev. Vitamin D mangel medfører manglende mineralisering av osteoidet, hvilket klinisk sees som osteomalasi hos voksne og rakitt hos barn. Vitaminet stimulerer også nydannelsen av osteoklaster fra stamcellene (differensieringen).
Vitamin D har også en gunstig effekt på immunforsvaret og er viktig for å aktivere T-cellene i immunforsvaret vårt, som har en avgjørende rolle i å bekjempe virus og bakterier.
De viktigste vitamin D-kildene er fet fisk, rogn og fiskelever. I tillegg er margarin og ekstra lett melk tilsatt vitamin D. Vitamin D-mangel diagnostiseres ved å måle konsentrasjonen av kalsidiol (25(OH)D) i serum. Et serumnivå av kalsidiol over 50 nmol/l er ansett å være tilstrekkelig, mens under -30 nmol/l er grenseverdi for vitamin D-mangel.
Vitamin D-mangel gir muskelsvekkelse og øker risiko for fall og osteoporotiske frakturer hos eldre.
Forekomsten av rakitt er lav i Norge. De fleste tilfellene som oppstår er blant barnmed bakgrunn fra Asia eller Afrika. Andre risikogrupper for vitamin D mangel er vegansk kosthold, alderdom, pasienter som har hatt reseksjon av magesekken, pasienter som bruker antiepileptika, pasienter som dekker til mye av huden, og pasienter med levercirrhose, spesielt alkoholikere.
Den anbefalte tilførsel fra 2-ukers alder til 75 år er 10 μg vitamin D3 per dag. Ammede barn trenger D-vitamindråper. Spedbarn som ikke blir ammet, og derfor bare får morsmelkerstatning, skal ikke ha D-vitamindråper. Tran anbefales ikke det første leveåret. Opptak og produksjon av vitamin D avtar med alderen. Anbefalt mengde etter 75 år er derfor 20 μg per dag. Det er vist at mange eldre ikke får dekket anbefalt mengde og derfor trenger tilskudd. Dette gjelder særlig eldre på institusjon, og eldre med påvist osteoporose (se Osteoporose).