הוא קבוצה של חמש תרכובות אורגניות מסיסות בשמן המסייעות לשמירת רמות תקינות של סידן וזרחן בדם. מסייע בספיגה תקינה של סידן וזרחן מהמזון ועוזר בבניית העצמות והשיניים. נמצא בחלמון, מרגרינה, כבד, שמן דגים וחלב מלא. הגוף מסוגל לייצרו על ידי חשיפה לשמש. הגוף מסוגל לסנתז חלק מהתרכובות, ואלה אינן נחשבות לוויטמין במובן הקלאסי, שכן ויטמין מוגדר על ידי רבים כחומר שאין הגוף מייצר ויש לצרוך אותו במזון.[1] עובדה זו לא הייתה ידועה בעבר, והשם ויטמין D השתמר. חמש התרכובות מסומנות D1 עד D5. ההבדלים ביניהן מזעריים (הבדל של אטום מימן בודד או קשר קוולנטי כפול במקום יחיד, לדוגמה).
תאי העור מסוגלים לייצר ויטמין D עם חשיפה לאור השמש. חשיפה של דקות מעטות לאור שמש חזק מביאה להפקת כל הוויטמין D הדרוש למשך היום, ואף למעלה מכך, ללא צורך בצריכה נוספת במזון. חשיפה לאור השמש יעילה רק כשהעור נחשף לקרינה על-סגולה (UV). קרינה זו מסופקת רק כשהשמש נמצאת גבוה בשמיים, כלומר למשך כמה שעות מעטות בכל יום, בעיקר בקיץ. זווית השמש בשמיים תלויה כמובן בקו הרוחב הגאוגרפי, ואכן בארצות הרחוקות מקו המשווה קשה יותר לספק לגוף את כמות הוויטמין הדרושה באמצעות אור השמש בלבד; בארצות הצפון והדרום הרחוק הדבר כמעט ואינו אפשרי בחורף. מחלות הנגרמות כתוצאה מחוסר בוויטמין D אכן מתרחשות בתדירות גבוהה יותר באזורים אלו בחורף.
גורמים נוספים המשפיעים על מידת יכולתו של העור לייצר ויטמין D בעזרת אור השמש הם שימוש בתכשירי הגנה מפני קרינת השמש וכן צבע העור (מלנין, צבען התורם לצבע עור כהה, חוסם את מרבית הקרינה העל-סגולה; חוסר בוויטמין D אכן נפוץ יותר אצל כהי-עור). באוסטרליה, למשל, שבה קיימת מודעות גבוהה לשימוש בתכשירי הגנה, עקב החור באוזון הנמצא מעל ליבשת זו והגורם לרמות גבוהות של קרינה על-סגולה, נפוצות יותר מחלות הנגרמות כתוצאה מחוסר בוויטמין D.
במדינות רבות נוהגים להוסיף ויטמין D למוצרי מזון שונים, בעיקר לחלב (אך לא למוצרי חלב כגון גבינה או חמאה). שתיית כוס חלב מועשר בוויטמין D מספקת כרבע מהצריכה היומית המומלצת. ויטמין D נמצא באופן טבעי במזונות מועטים בלבד: בשמן דגים, בדגים עתירי-שומן (סלמון, סרדינים, צלופחים) ובמידה פחותה בביצים ובכבד עוף.
המחלה הנפוצה והידועה ביותר הנגרמת כתוצאה ממחסור בוויטמין D היא רככת (באנגלית: Rickets), אחת המחלות המטבוליות הנפוצות ביותר, הגורמת להתרככות של העצמות ולהתעקמותן. בעבר הייתה הרככת מחלה שכיחה ביותר בכל העולם, בעיקר בילדים. שכיחותה במדינות המערב פחתה בשיעור ניכר עם הנהגת ההוספה של הוויטמין לחלב.