La funzione principale e più nota della vitamina D è quella di favorire il processo di mineralizzazione dell'osso, aumentando l'assorbimento intestinale di fosforo e calcio, e diminuendo l’escrezione di calcio nell’urina. La quasi totalità delle cellule dell’organismo è in grado di legare la vitamina D attraverso una proteina presente all’interno della cellula, detta recettore della vitamina D, ed è pertanto sottoposta all’azione della sua forma biologicamente attiva (calcitriolo). Oltre alle azioni sul tessuto osseo, la vitamina D ne svolge numerose altre, raggruppate comunemente sotto il termine di azioni extra-scheletriche  della vitamina D. Oltre alle azioni sul tessuto osseo, la vitamina D ne svolge numerose altre raggruppate comunemente sotto il termine di azioni extra-scheletriche. Tra queste è di particolare importanza il contributo della vitamina D al buon funzionamento del sistema di difesa dell’organismo (sistema immunitario). In particolare, la vitamina D è importante per l’attivazione della prima linea di difesa contro alcuni microrganismi patogeni poiché aumenta la capacità delle cellule del sistema immunitario, preposte a questa funzione, di eliminare microrganismi. Inoltre la vitamina D ha la capacità di modulare la risposta infiammatoria controllando il grado di attivazione di molte cellule del sistema immunitario e la produzione di fattori che intervengono nell’infiammazione.