Vitamine D is van groot belang voor de botten. Het zorgt er (samen met het parathyreoïd hormoon) voor dat het calcium uit het voedsel door de darmwand heen in het bloed kan worden opgenomen. Zonder voldoende vitamine D blijft het grootste deel van het calcium namelijk in het voedsel zitten, zodat het ons lichaam via de ontlasting ongebruikt weer verlaat.
Vitamine D regelt (samen met het bijschildklierhormoon) de hoeveelheid calcium in het bloed. Beide zorgen ervoor dat er extra calcium naar het bloed toe gaat wanneer er te weinig calcium in het bloed zit. Zolang er in onze voeding voldoende calcium zit, wordt de dagelijkse behoefte aan calcium in de darmen uit de voeding gehaald. Maar als onze voeding te weinig calcium bevat, zal er calcium vanuit de botten worden gehaald om het calciumgehalte in het bloed op peil te houden.

Calcitriol, het actieve vitamine D
Vitamine D uit het voedsel is in het lichaam niet meteen werkzaam. Het moet eerst worden omgezet in de actieve vorm: calcitriol. Deze omzetting vindt plaats in de nieren. Calcitriol stimuleert de vorming van speciale eiwitten (enzymen) die nodig zijn bij het transport van calcium uit het voedsel via de darmwand naar het bloed. Het zorgt ervoor dat het dagelijkse verlies aan calcium via darmsappen, urine en zweet wordt gecompenseerd. Daarnaast heeft calcitriol een belangrijk stimulerend effect op de botvormende cellen (osteoblasten).
De behoefte aan vitamine D wordt slechts voor een deel gedekt door de opname vanuit het voedsel. Een zeer groot deel van de dagelijks benodigde vitamine D wordt onder invloed van de ultraviolette straling uit het zonlicht in de huid gevormd. Daarom is een regelmatige dosis zonlicht belangrijk voor het in stand houden van de botten en voor het voorkómen van osteoporose.
Tijdens de wintermaanden is door gebrek aan zonlicht de vorming van vitamine D in de huid erg gering en is men, naast de opname van vitamine D uit de voeding aangewezen op de reservevoorraden in het lichaam.
Bij mensen met een donkere huid die in Nederland wonen, wordt maar weinig vitamine D in de huid gevormd. Vaak komt bij hen daardoor een te laag vitamine D-gehalte in het bloed voor. Bij jonge kinderen met een donkere huid kan dat leiden tot rachitis ('Engelse ziekte'), waarbij botmisvormingen kunnen ontstaan. Dat is mede een reden dat elk kind in Nederland - en zeker de donkere kinderen - gedurende hun eerste vier levensjaren extra vitamine D nodig hebben.