Por eso es que las deficiencias de estos nutrientes, especialmente de la vitamina D y calcio, se asocian evidentemente con problemas esqueléticos tales como el raquitismo, la osteomalacia, la osteopenia y la osteoporosis.

Las funciones pueden agruparse como sigue:[cita requerida] Debido a estas múltiples funciones muy importantes para la salud humana y al bajo consumo de alimentos ricos en vitamina D[5]​ (pescados grasos como el salmón o el atún, hígado de ternera, yema de huevo y hongos) se promueve la suplementación o la exposición cuidadosa y prudente a la luz solar (por los riesgos o daños que ocasiona la sobrexposición al sol).

Por ello si la vitamina D falta los huesos tienden a desmineralizarse, debilitarse y curvarse, produciéndose malformaciones irreversibles: raquitismo en los niños y osteomalacia en los adultos que ya han completado su crecimiento óseo.

[8]​ Gracias a este mismo proceso de mineralización en el que contribuye la vitamina D, también se asocia con un aumento en el volumen muscular, particularmente en el tejido muscular estriado o esquelético (encargado de movimientos voluntarios del organismo).

También actúa como modulador en el sistema inmune, promoviendo la transformación de monocitos en macrófagos.

Tanto la vitamina D2 como la D3 que se obtienen de los alimentos debe hidroxilarse para transformarse en la forma activa y así cumplir su función.

En general los hongos silvestres tienen cantidades más altas que los cultivados, por ello muchos agricultores han incorporado la aplicación de radiación ultravioleta artificial durante la producción, con lo que han conseguido que el nivel de vitamina D en los champiñones cultivados sea similar o superior al de los silvestres.

[14]​ Estas cifras son menores en ancianos y en personas con piel de color oscuro.

Sin embargo en las zonas comprendidas entre los trópicos y los círculos polares la radiación UV del sol al ser más baja ha significado una presión evolutiva como para que surgieran grupos poblacionales —hace unos cuarenta mil años— con piel de color claro.

[24]​[6]​ Las principales causas que provocan el déficit de vitamina D incluyen un aporte insuficiente a través de la alimentación, una insuficiente exposición solar, una enfermedad celíaca no diagnosticada ni tratada o resecciones gástricas o del intestino delgado.

[25]​ Entre los factores que disminuyen la exposición a los rayos ultravioleta de la radiación solar y por tanto la síntesis de vitamina D en la piel, se encuentran: la estación del año, la latitud geográfica, el tiempo atmosférico, el humo, la contaminación y los protectores solares[15]​.

Por este motivo es importante que aquellos individuos con exposición solar limitada, incluyan fuentes adecuadas de vitamina D en la dieta (600 IU).

Se caracteriza porque existe resistencia a la acción de la vitamina D que por lo tanto no puede cumplir su función.

Los requerimientos de vitamina D se incrementan con la edad, mientras que la capacidad para convertir 7-dehidrocolesterol a provitamina D3 disminuye.

[27]​ Además, la capacidad renal para convertir calcidiol en calcitriol también disminuye con la edad, lo que indica la necesidad de incrementar la suplementación en ancianos.

En algunos pacientes a quienes se les ha extraído la glándula paratiroides o que sufren hipoparatiroidismo, se recomienda administrar dosis terapéuticas de vitamina D para mantener adecuados los niveles sanguíneos de calcio.

En general se aceptan los siguientes valores como referencia:[35]​[4]​ La vitamina D se almacena en el cuerpo humano como calcidiol (25(OH) D) y es distribuida ampliamente por todo el organismo, teniendo una vida media de entre 20 y 29 días.

[36]​ Sin embargo, la síntesis de la forma bioactiva es finamente regulada y la toxicidad usualmente solo ocurre a dosis excesivas.

[37]​ Aún no se ha establecido una dosis exacta de vitamina D que se considere segura a largo plazo; sin embargo, consumos diarios cercanos a 60 μg (2400 UI) en adultos sanos parecen no tener efectos perjudiciales.

[42]​ En un estudio publicado en la revista Science, los investigadores demostraron que una dieta rica en vitamina D puede mejorar la resistencia inmune de los ratones a los cánceres trasplantados experimentalmente y potenciar las respuestas a los tratamientos de inmunoterapia.

Esta bacteria mejoró la inmunidad de los ratones contra el cáncer, ya que los tumores trasplantados mostraron un crecimiento reducido.

Sin embargo, los investigadores aún no han determinado el mecanismo exacto de cómo se produce esta mejora inmunológica.