Η βιταμίνη D συμμετέχει στο μεταβολισμό του ασβεστίου, μαζί με τις ορμόνες παραθορμόνη και καλσιτονίνη. Η βιταμίνη D προσλαμβάνεται με τη διατροφή, αλλά συντίθεται και ενδογενώς στον ανθρώπινο οργανισμό. Ανήκει στις λιποδιαλυτές βιταμίνες. Με τη διατροφή προσλαμβάνεται κυρίως η βιταμίνη D2 (εργοκαλσιφερόλη). Επιπρόσθετα, η βιταμίνη D3 (χοληκαλσιφερόλη) συντίθεται στο δέρμα από τη χοληστερόλη, μετά από επίδραση υπεριώδους ακτινοβολίας.

Και στις δύο περιπτώσεις η δραστικότητα της βιταμίνης είναι μικρή. Για να αποκτήσει πλήρη δραστικότητα, πρέπει να υποστεί δυο ενζυμικές τροποποιήσεις. Σε πρώτη φάση, υδροξυλιώνεται στο ήπαρ στη θέση 25 του μορίου της (δηλαδή προστίθεται στο μόριο της βιταμίνης μια ομάδα υδροξυλίου) και σχηματίζεται η 25-υδροξυχοληκαλσιφερόλη (25-OH HCC ή καλσιδιόλη). Στη συνέχεια υδροξυλιώνεται και στους νεφρούς στη θέση 1, οπότε σχηματίζεται η 1,25-διυδροξυχοληκαλσιφερόλη (1,25-DHCC ή καλσιτριόλη). Η καλσιτριόλη είναι η ενεργός μορφή της βιταμίνης. Σε περιπτώσεις έλλειψης της βιταμίνης διεγείρεται η σύνθεση του ενζύμου 1α-υδροξυλάση, προκειμένου να παραχθεί καλσιτριόλη. Σε περιπτώσεις υπερεπάρκειας της βιταμίνης, διεγείρεται η σύνθεση του ενζύμου 24-υδροξυλάση και παράγεται ως τελικό προϊόν η 24,25-διυδροξυχοληκαλσιφερόλη που είναι λιγότερο δραστική. Με τον τρόπο αυτό επιδιώκεται να διατηρηθεί περίπου σταθερή η δραστικότητα της βιταμίνης, παρά τις φυσιολογικές μεταβολές της ημερήσιας πρόσληψής της.

Η καλσιτριόλη έχει πολλά κοινά στοιχεία με τις στεροειδείς ορμόνες. Συντίθεται από χοληστερόλη, υφίσταται διαδοχικές τροποποιήσεις του μορίου της μέσα στον ανθρώπινο οργανισμό, προκειμένου να γίνει δραστική, και δρα στους πυρήνες των κυττάρων-στόχων με τρόπο αντίστοιχο εκείνου των στεροειδών ορμονών. Για το λόγο αυτό, πολλοί συγγραφείς την κατατάσσουν με τις ορμόνες και όχι με τις βιταμίνες.

Η καλσιτριόλη αυξάνει την εντερική απορρόφηση του ασβεστίου. Στα οστά διεγείρει τη σύνθεση της θεμέλιας ουσίας και βοηθά και στην επιμετάλλωσή τους. Στους νεφρούς βοηθά στην επαναρρόφηση του ασβεστίου, όπως και η παραθορμόνη, αλλά βοηθά και στην επαναρρόφηση του φωσφόρου, δράση που είναι αντίθετη εκείνης της παραθορμόνης.

Η βιταμίνη D περιέχεται στα ψαρικά, τα λίπη, τα γαλακτοκομικά, το συκώτι και τον κρόκο του αυγού. Η συνιστώμενη ημερήσια πρόσληψη της βιταμίνης D ανέρχεται σε 400 IU (10 μg).

Η έλλειψη της βιταμίνης D στην παιδική ηλικία προκαλεί τη ραχίτιδα. Η έλλειψη της βιταμίνης στους ενήλικες προκαλεί την οστεομαλάκυνση. Κύριες αιτίες έλλειψης της βιταμίνης είναι η απουσία της από τη διατροφή, η ελαττωμένη έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία στα βόρεια κυρίως κλίματα και η δυσαπορρόφηση της βιταμίνης, λόγω παθήσεων του εντέρου. Η υπερβολική ιατρογενής χορήγηση βιταμίνης D μπορεί να οδηγήσει σε υπερβιταμίνωση D, σε ανάπτυξη δηλαδή τοξικότητας από τη βιταμίνη, με κύρια εκδήλωση την υπερασβεστιαιμία.