Bassi livelli di vitamina D circolanti sembrano essere associati a fenomeni depressivi: in uno studio di revisione del 2013 pubblicato sul British Journal of Psychiatry ha analizzato più di 30.000 individui, trovando una correlazione consistente tra carenza di vitamina D e il più alto tasso di depressione, correlazione che comunque secondo lo studio andrebbe confermata con ulteriori ricerche. In uno studio su trenta pazienti è stato misurata la correlazione tra l'aumento di vitamina D conseguente a somministrazione e il miglioramento dei sintomi depressivi, pur non specificando se i pazienti, che ammettevano di non esporsi a sufficienza alla luce del sole, abbiano contemporaneamente aumentato l'esposizione alla luce solare e la vita all'aria aperta che notoriamente giovano all'umore. In un trial una dose di 300.000 UI intramuscolare è riuscita a migliorare lo stato di depressione in modo statisticamente significativo a distanza di tre mesi; non è specificato nell'abstract il periodo dell'anno e quindi l'eventuale effetto positivo dell'aumento di esposizione a luce solare nel periodo dei tre mesi.