維生素D主要用於組成和維持骨骼的強壯。它被用來防治兒童的佝僂病和成人的軟骨症，關節痛等等。患有骨質疏鬆症的人通過添加合適的維生素D和鎂可以有效的提高鈣離子的吸收度。
除此以外，維生素D還被用於降低結腸癌、乳腺癌和前列腺癌的機率，對免疫系統也有增強作用。維生素D的作用機制。維生素D的前體(生成維生素D的原料)存在於皮膚中，當陽光直射時會發生反應轉化爲維生素D3，D3分子被運送到肝臟並且轉化爲維生素D的另一種形式25位單脫氧膽固醇，這種形式的效用更大。
然後25位單脫氧膽固醇又被轉運到腎形礦脈並在那裏被轉化爲1，25位二羥膽鈣化(甾)醇，這種形式是維生素D最有效的狀態。然後維生素D將和甲狀旁腺激素以及降血鈣素協同作用來平衡血液中鈣離子和磷的含量，特別是增強人體對鈣離子的吸收能力。
維生素D不應該用於血鈣過高的病人，或者血液中鈣離子含量偏高的人。另外對患有腎結石和動脈硬化的病人來說也必須小心使用，因爲維生素D可能會引起他們的甲狀旁腺疾病，削弱腎功能甚至引起心臟疾病。
維生素造成的主要毒副作用是血鈣過多，早期徵兆主要包括痢疾或者便祕，頭痛，沒有食慾，頭昏眼花，走路困難，肌肉骨頭疼痛，以及心律不齊等等。晚期症狀包括髮癢，腎形礦脈功能下降，骨質疏鬆症，體重下降，肌肉和軟組織石灰化等等，劑量控制。
每週將臉部、手部和胳膊直接暴露在正午的陽光中2-3次，每次15分鐘就足以補充人體全部需要的維生素D。注意不要用防曬用品，否則吸收會大大減少。較高緯度的地區冬天太陽光的強度可能無法充分刺激皮膚產生維生素D，不過幸虧人體可以將夏季產生的維生素D儲存起來供以後使用。
維生素D對於降低結腸癌發病率有很大好處。隨着飲食習慣的改變，在我國結腸癌和直腸癌的發病率也是越來越高，維生素D對於預防結腸癌有益處。
研究人員早就知道這種“陽光維生素”能夠促進人體對鈣的吸收，增強骨骼。2007年的一些最新研究成果證實了維生素D還有很多其它好處：富含維生素D的飲食可預防得糖尿病、齒齦疾病和多發性硬化症甚至癌症。雖然與維生素D和癌症有關聯的這些發現還有待進一步驗證，但有關結腸癌的這一消息卻大好希望。
在一項大規模的實驗中，研究發現那些血液中維生素D含量比別人高的人，患結腸癌的機率小了一半。爲發揮維生素D的最大好處，研究人員建議每人每天補充1000國際單位的維生素D。
