大约有10-15％的夫妻受到不孕不育的困扰，其中约有一半是由男方因素导致的。在小鼠中，维生素D缺乏的雄性的精子受精能力差，导致其使雌性受孕的比例比维生素D充足的低约71％。在后续研究中，纠正了维生素D缺乏导致的低钙血症后，小鼠的生殖能力可以恢复正常水平，因此，维生素D对男性的生殖能力似乎并没有直接影响。但是，对于数据的重新评估显示，正常钙离子水平的维生素D缺乏的雄性小鼠，比正常钙离子水平的维生素D充足的雄性小鼠的精液受精后的受孕比例低43％。因此，维生素D直接影响男性的生殖能力似乎是可信的。

　　维生素D缺乏的雄性动物的生育能力低，似乎是由于精子的活力受损，或者是由于精子的形态。一个全面的VDR敲除的小鼠模型的生殖能力调查显示，精子的数量（40％）和活力（9倍）显着降低，因此导致了生殖能力受损。精液的质量和生殖能力在补充了钙离子之后得到提高，但是当补充了钙离子和雌激素后才得以恢复到正常水平，这表明男性的生殖能力除了受维生素D影响外，还受全身的钙离子和雌激素水平影响。

　　维生素D会影响成年男性的生殖能力的认知很大程度上来自于横断面研究的数据，维生素D缺乏（＜25nmol/L）和维生素D不足（＜50nmol/L）的男性的精子活力明显低于维生素D充足的男性。有两项研究显示精子的形态与血清维生素D水平有正相关性，但是没有发现维生素D水平与总精子数量、精子浓度、血清抑制素B和FSH水平的相关性。

　　维生素D对精子活力的影响也许和前述的作用相关，并且，维生素D在人类精子中是个强力的非基因组效应的诱导物。在人类精子的颈部，VDR可以迅速的提高细胞内的钙离子浓度，细胞内钙离子浓度的提高可以提高精子活力，无论是获能的精子还是未获能的精子，并且可以在体外实验中改善精卵结合，触发顶体反应，这是卵母细胞受精的先决条件。流行病学的数据同样支持维生素D与生殖能力之间的关系，北半球的北方国家，怀孕率有季节性波动，夏季是怀孕的高峰，这和血清维生素D水平的季节性波动相一致。

　　维生素D的重要性不仅体现在成年期，VDR从妊娠第16周就开始在生殖母细胞、未成熟睾丸支持细胞和睾丸间质细胞中表达，这表明维生素D在发展中的性腺中起到了早期的影响。然而，维生素D在胎儿时期扮演的角色尚未研究清楚，只能通过睾丸生殖细胞癌的细胞来推测胚胎干细胞。