食事から摂取したビタミンDも、皮膚で合成されたビタミンDも、生物学的には不活性である。ビタミンDは2つのタンパク質酵素ヒドロキシル化によって活性化され、1つ目は肝臓で、2つ目は腎臓で合成される。ビタミンDは日光を十分に浴びればほとんどの哺乳類で十分な量を合成することができるため、必須栄養素ではなく、厳密にはビタミンではない。その代わりにホルモンとみなすことができ、ビタミンDプロホルモンの活性化によって活性型であるカルシトリオールが生成され、これが複数の場所にある核内受容体を介して効果を発揮する。