Niedobór witaminy D prowadzi do zmniejszonej mineralizacji kości, prowadząc do chorób takich jak osteomalacja u dorosłych i krzywica u dzieci. Krzywica powoduje opóźnienie wzrostu, zmiękczenie, osłabienie i deformację kości oraz ból. Osteomalacja powoduje ból kości i osłabienie mięśni. Jest to również czynnik ryzyka osteoporozy.
Zbyt dużo witaminy D może być szkodliwe, powodując nudności, wymioty, osłabienie mięśni, ból, utratę apetytu, odwodnienie, kamienie nerkowe oraz nadmierne oddawanie moczu i pragnienie. Nadmiar ten jest zwykle spowodowany słabą suplementacją, ponieważ skóra ma ograniczą zdolność do produkcji tej witaminy.