维生素D既被看作维生素，又被当作一种荷尔蒙，因为它是维生素中的极少数例外。绝大多数维生素人体无法自己合成，而必须通过食物或者药剂补充来摄取，而维生素D却可以由紫外照射的皮肤(阳光直射就可以)合成。当然，从食物中一样可以补充维生素D。天然来源包括鳕鱼肝脏中的油脂以及其他咸水鱼包括大比目鱼、剑鱼、金枪鱼、沙丁鱼以及青鱼等等的鱼肝油中。此外，奶类往往含有比较多的维生素D，所以是另一种理想的补充源。其他还含有维生素D的食物包括太阳花种子，肝脏以及蛋类食品。
维生素D在体内发挥作用主要是通过促进钙的吸收进而调节多种生理功能。研究证明，维生素D。能诱导许多动物的肠黏膜产生一种专一的钙结合蛋白 (CaBP)，增加动物肠粘膜对钙离子的通透性，促进钙在肠内的吸收。
维生素D的主要功能是调节体内钙、磷代谢，维持血钙和血磷的水平，从而维持牙齿和骨骼的正常生长就发育。儿童缺乏维生素D，易发生佝偻病，但是过多服用维生素D将引起急性中毒。
一项新研究显示，维生素D摄取水平最高的妇女罹患风湿性关节炎的风险要比摄取水平最低的女性低三分之一左右。
维生素D对组成和维持骨骼的强壮也有一定的作用。可以用来防治儿童的佝偻病和成人的软骨症，关节痛等等。患有骨质疏松症的人通过添加合适的维生素D和镁可以有效地提高钙离子的吸收度。除此以外，维生素D还被用于降低结肠癌、乳腺癌和前列腺癌的几率，对免疫系统也有增强作用。
无论是发育时期还是年龄较高的人都需要注意，补充维生素D和钙。每天到户外接触适量的阳光和摄取适当食物对骨基质形成都有一定好处。含钙较多的食物有：奶、虾皮等海产、骨粉、绿叶蔬菜等。维生素D和钙缺乏时应在医生指导下补充维生素D或鱼肝油，同时补钙。必须注意补充的维生素D和钙应适量，过量高血钙会有不良影响，如角膜钙沉着、视神经炎、视神经萎缩，以及血管、关节、脑膜和肾等钙沉着。
在婴儿期补充维生素D的女孩，可以增强她们在儿童时代晚期的骨头矿物质密度。
瑞士一所大学医院的研究人员认为，儿时加强的骨头矿物质密度，如果保持一生的话，可以在老年时防止出现骨折。
如果喂母乳的妈妈缺乏维生素D，或者婴儿日照不足，婴儿就会发生维生素D缺乏，进而会影响到婴儿骨骼中的钙质。
瑞士研究小组测量了91名7～9岁的姑娘的骨头密度，他们同时获得了她们1岁时补充维生素D的数据。研究小组发现，这些女孩的骨头矿物质密度在5个身体点上超过了不曾补充维生素D的15名女孩。专家们认为，在这些女孩年龄时的高水平骨头矿物质密度，对防止老年时的骨质疏松症，肯定具有积极的影响。
维生素D是体内可以合成而且可以长期贮存的物质。吸收后的维生素D没有活性，贮存在血浆、肝、脂肪和肌肉内，经血液转送至肝脏转化生成钙二醇，然后在肾脏进一步羟化成为钙三醇。维生素D(D2或D3)本身并无生物活性，只有转化为维生素D的代谢产物钙二醇和钙三醇后才能发挥激素作用。
尤其是钙三醇较钙二醇具有更高的激素样活性，其对钙、磷代谢的作用高于钙二醇约200倍，对骨盐的形成作用高100倍。
钙二醇循环至肾近曲小管部位时，只有在血浆低钙、低磷或高甲状旁腺素的情况下才会被la-羟化酶作用转化为高活性的钙三醇。肾实质有病时，肾脏内缺乏la-羟化酶，因此在高血压病晚期出现肾衰时，或者慢性肾功能损害时，活性维生素D3生成减少，临床上出现明显的钙代谢紊乱。
人体内每日生理合成的钙三醇约0.5～1.0微克。它的主要作用是升高血浆钙、磷水平，以促进骨的钙化。这种作用主要是通过促进肠钙吸收来实现的。实验证明，肠壁细胞中存在有钙三醇的胞浆受体。这些受体的作用是将激素输送到细胞核中去，然后与染色质结合，影响基因转录，合成一种称之为钙结合蛋白(CaBP)的蛋白质。CaBP可以促进肠细胞的钙转运，使肠钙吸收入血。这是一种不依赖于肠腔中钙浓度的主动转运过程。维生素D使肠上皮细胞内线粒体浓集钙，造成胞浆钙浓度下降，间接地促进肠粘膜对钙的吸收。
维生素D亦可改变粘膜的通透性，加速钙的吸收。活性维生素D可以促进人体小肠上皮吸收钙和磷，加速钙、磷人血;也能促进骨骼中的破骨细胞的活性，促进骨吸收，使旧骨质中的骨盐溶解而增加骨钙释放;还能直接刺激骨骼中的成骨细胞，促进钙盐沉着。
维生素D在肾脏可以促进肾小管对钙、磷的重吸收，减少尿钙及尿磷，增加血钙和血磷。维生素D对肾脏钙、磷重吸收的影响不是直接作用，而是通过甲状旁腺素被抑制的间接作用使肾小管磷重吸收增加。钙三醇与甲状旁腺素协同作用促进肾小管对钙的重吸收。当血清钙降低时，活性维生素D受低钙刺激而形成加速;当血清钙增高时，活性维生素D受高钙刺激而形成减慢。肝、肾功能障碍时都可以影响到维生素D的活化，这也是肝性、肾性佝偻病发生的原因。
维生素D对骨无机盐代谢的影响是双向的，既可以促进新骨钙化，又可促进钙从骨中游离出来，使骨盐不断更新，以维持钙的平衡。维生素D与甲状旁腺素协同作用，有促进破骨细胞的溶骨作用，并促进肠钙吸收，使血钙增加。也有人认为，维生素D先作用于成骨细胞，使之造成骨吸收浓度梯度，从而促进破骨细胞形成和溶骨作用。维生素D对骨形成和骨矿化的促进作用已为大多数学者所认可。钙三醇可直接刺激成骨细胞，促使血和骨中柠檬酸与钙形成复合物，转运至新骨，有利于钙盐沉着。维生素D还作用于成骨细胞，影响遗传信息的转录过程，促进蛋白质合成和细胞分化，加速成骨作用。
最新的研究还证实，在甲状旁腺、胰腺、垂体、胎盘及全身多个器官和组织中，都有钙三醇的受体，钙三醇也可以直接作用于这些器官，发挥更广泛的生理功能，即不仅调节钙代谢，也能保持正常的脑功能，改善肌肉强度，调节胶原的生成，促进软骨蛋白聚糖的合成，以及对内分泌系统、免疫系统发挥调节作用。应该明确的是，钙是骨质矿的主要原料，有了足够的钙才能有效地发挥维生素D。的催化效果，达到增强骨质正常钙化的作用。因此，预防和治疗佝偻病、软骨病时都要先补足钙。
在人们的一般常识中，维生素D主要是促进骨骼和牙齿健康生长的主要成分，而它的美容养颜功效却往往被人忽视。简单而言，维生素D缺乏，会影响你健美的体形，严重时会导致身体变形。同时，如果人体缺少了它，皮肤就易患渗出性疾病，且容易受伤损破、溃烂难愈，使肌肉弹性减退，形成皱纹及影响皮肤健康。维生素D如果过量的话，会造成暂时性脱发。
维生素D能调节人体内的钙磷代谢，促进钙和磷在肠内吸收，维持其比例平衡使骨骼基质正常。缺乏维生素D时，钙不易吸收，小儿会得佝偻病，表现骨化不全的症状，如方颅、前卤门晚闭、出牙慢、鸡胸、肋骨串珠状、“O”形或“X”形腿、手足抽搐、发育迟缓、烦躁、40岁以后逐渐出现骨质疏松。
维生素D与眼睛健康也有密切关系，缺乏时可引起先天性带状白内障、儿童高度近视、搐溺性白内障、顽固性脸缘炎、角膜实质炎、角膜溃疡、水泡性角膜炎或眼睑痉挛。
值得注意的一点是维生素D不应该用于血钙过高的病人，或者血液中钙离子含量偏高的人。另外对患有肾结石和动脉硬化的病人来说也必须小心使用，因为维生素D可能会引起他们的甲状旁腺疾病，削弱肾功能甚至引起心脏疾病。
另外皮质类固醇对维生素D的作用有抵消作用。消胆胺和矿物油会抑制人体对维生素D的吸收，所以应该避免一起食用。苯妥英钠和安眠药可能增加维生素D的效果而降低血压。
正常成人每日需要维生素D约400国际单位，相当于10微克。维生素D在各种食物中的含量可参见维生素A含量表，这是因为维生素D差不多是与维生素A共存的。如果通过适当日晒和食物调配仍不能补足体内所需的维生素D时，那最好在医生的指导下服用鱼肝油制剂给予补充。
