O termo Vitamina D diz respeito a suas duas formas: vitamina D2 ou ergocalciferol e vitamina D3 ou colecalciferol. A radiação solar UVB é a fonte primária de vitamina D3 para a maioria das pessoas. Como poucas substâncias apresentam naturalmente um conteúdo considerável de vitamina D, ela é obtida da dieta principalmente por alimentos fortificados e suplementos orais.

A vitamina D sintetizada na pele ou ingerida é transportada até o fígado por sua proteína ligadora (VDBP), onde é convertida a 25-hidroxivitamina D pela enzima 25-hidroxilase. Uma hidroxilação adicional ocorre nos rins e resulta na forma biologicamente ativa: a 1,25-dihidroxivitamina D, que age aumentando a eficiência da absorção intestinal de cálcio e fósforo, mobilizando cálcio e fósforo dos ossos, e diminuindo a síntese e secreção de Paratormônio (PTH).

O estoque nutricional de vitamina D no organismo é avaliado pela dosagem de 25-hidroxivitamina D, o metabólito mais estável e abundante, com meia-vida de cerca de três semanas. Esse teste está indicado em situações relacionadas a maior risco de hipovitaminose D, como má-absorção intestinal; obesidade; doenças hepáticas ou renais; hiperparatireoidismo primário; doenças granulomatosas; uso de medicamentos que afetam o metabolismo da vitamina D, como anticonvulsivantes, glicocorticoides e antirretrovirais; e idade avançada, especialmente quando há história de queda ou fraturas não-traumáticas; e em caso de sinais ou sintomas de raquitismo em crianças e osteomalácia em adultos. A probabilidade de hipovitaminose D também é maior em pacientes com dor óssea, osteoporose, e naqueles que apresentam achados laboratoriais ou radiológicos sugestivos, como elevação de PTH, fosfatase alcalina total ou óssea, níveis séricos baixos de fósforo ou cálcio, e diminuição da densidade mineral óssea. Valores diminuídos também estão associados a ingestão insuficiente de vitamina D e baixa exposição a luz solar. Valores aumentados estão relacionados à intoxicação por vitamina D.