维生素D是一种脂溶性物质，包括多种化合物，其中与骨骼关系最密切的是维生素D2、维生素D3。人体合成的维生素D是维生素D3，维生素D2主要存在于植物当中，两者结构非常相似，作用也基本一样，主要的作用是促进肠钙和骨骼的吸收，并保护骨骼。维生素D还有非经典的作用，主要包括具有参与调节免疫，以及细胞生长、分化的功能。维生素D缺乏与一些自身免疫性疾病，比如多发性的硬化症、系统性红斑狼疮的风险增加有密切的关系。
充足的维生素D对于促进胰岛素分泌，以及减轻胰岛素抵抗具有一定作用。维生素D3缺乏与糖尿病的发生发展存在相关性，维生素D对于抑制肿瘤细胞增殖，诱导肿瘤细胞凋亡，也有一定的作用。充足的维生素D能降低直肠癌、乳腺癌、前列腺癌等肿瘤的风险，研究发现维生素D缺乏，可以使高血压、冠心病、心功能不全等心血管事件危险因素增加。但是，目前尚没有确切的证据证实额外补充维生素D可以预防心血管事件，维生素D在调节神经系统和抗神经系统损伤方面也有一定的作用，与阿尔茨海默病、抑郁症的疾病有一定相关性。