A következő zsírban oldódó vitamin a D-vitamin. Ultraibolya sugárzás hatására szervezetünkben is képződhet 7-dehidro-koleszterinből. A napfény hatására képződő D-vitamin mennyisége a kor előrehaladtával csökken. Két izotópját különböztetjük meg. a és a D3 vitamint. A növényi tápanyagok inkább D2-vitamint, az állati eredetűek pedig mindkettőt tartalmazzák. Szerepe van a kalcium és a foszfor anyagcserében, a csontképződésben, egészséges fejlődésében, a csontritkulás megelőzésében.

Természetes forrásai a máj, a halmájolajok, a tojás, a tej és tejtermékek, margarinok. A szervezetbe kerülő nehézfémek (ólom, kadmium) növelik a D-vitamin szükségletét. Hiányában a csontok ásványianyag-tartalma lecsökken, deformálódnak, törékennyé vállnak és gyógyulásuk is nehezítetté lesz. Gyermekeknél angolkór (rachitis) alakulhat ki. Az osteoporosis (csontritkulás) megelőzésére, vagy kezelésére D-vitamin és kalcium kiegészítést alkalmaznak, így gátolva a csont-tömegvesztést. Az ilyen jellegű terápiában 1000-1500 mg/nap kalciumot és 400 NE D-vitamint alkalmaznak.

Túladagolás esetén bőrviszketés, csökkent étvágy, hányinger, hányás, fokozott vizelet kiválasztás, dehidratáció, székrekedés, gyengeség lép fel. Lágyszövetek elmeszesedése és vesekőképződés is kialakulhat.
A napi szükséglet 0,005 mg (USA RDI, EU RDA alapján illetve az OÉTI által elfogadott RDA alapján is), míg sportolóknak 0,005-0,01 mg lehet.