為類固醇衍生物，屬脂溶性維生素。維生素D與動物骨骼的鈣化有關，故又稱為鈣化醇。它具有抗佝僂病的作用，在動物的肝、奶及蛋黃中含量較多，尤以魚肝油含量最豐富。
天然的維生素D有兩種，麥角鈣化醇（D2）和膽鈣化醇（D3）。植物油或酵母中所含的麥角固醇（24-甲基-22脫氫-7-脫氫膽固醇），經紫外線激活后可轉化為維生素D2。在動物皮下的7-脫氫膽固醇，經紫外線照射也可以轉化為維生素D3，因此麥角固醇和7-脫氫膽固醇常被稱作維生素D原。在動物體內，它們必須在動物體內進行一系列的代謝轉變，才能成為具有活性的物質。這一轉變主要是在肝臟及腎臟中進行的羥化反應，首先在肝臟羥化成25-羥維生素D3，然后在腎臟進一步羥化成為1,25-(OH)2-D3，后者是維生素D3在體內的活性形式。1,25-二羥維生素D3具有顯著的調節鈣、磷代謝的活性。它促進小腸粘膜對磷的吸收和轉運，同時也促進腎小管對鈣和磷的重吸收。在骨骼中，它既有助于新骨的鈣化，又能促進鈣由老骨髓質游離出來，從而使骨質不斷更新，同時，又能維持血鈣的平衡。由于1,25-二羥維生素D3在腎臟合成后轉入血液循環，作用于小腸、腎小管、骨組織等遠距離的靶組織，基本上符合激素的特點，故有人將維生素D歸入激素類物質。維生素D有調節鈣的作用，所以是骨及牙齒正常發育所必需。特別在孕婦、嬰兒及青少年需要量大。如果此時維生素D量不足，則血中鈣與磷低于正常值，會出現骨骼變軟及畸形：發生在兒童身上稱為佝僂病；在孕婦身上為骨質軟化癥。1克維生素D為40000000國際單位。嬰兒、青少年、孕婦及喂乳者每日需要量為400～800單位。
維生素D于1926年由化學家卡爾首先從魚肝油中提取。它是淡黃色晶體，熔點115～118℃，不溶于水，能溶于醚等有機溶劑。它化學性質穩定，在200℃下仍能保持生物活性，但易被紫外光破壞，因此，含維生素D的藥劑均應保存在棕色瓶中。維生素D的生理功能是幫助人體吸收磷和鈣，是造骨的必需原料，因此缺少維生素D會得佝僂癥。在魚肝油、動物肝、蛋黃中它的含量較豐富。人體中維生素D的合成跟曬太陽有關，因此，適當地光照有利健康。