又稱抗佝僂病維生素。一類由固醇衍生而來的脂溶性維生素。有4種有效成分，其中維生素D2和維生素D3的生理活性較高。魚肝油中所含的爲維生素D3，即膽鈣化醇。維生素D爲無色晶體，不溶於水而溶於油脂及脂溶性溶劑，相當穩定，不易被酸、鹼或氧化所破壞。主要功能是調節鈣、磷代謝，促進骨胳、牙齒正常發育。人類和動物每天必需從食物中攝取適量的維生素D，才能和動物每天必需從食物中攝取適量的維生素D，才能維持正常的發育和健康。成人每天對維生素D的最低需要量爲5000國際單位，嬰幼兒每天爲400國際單位。
長期維生素D攝食不足或不曬太陽，易引起體內缺乏維生素D，不能維持鈣平衡，患者骨質軟弱，膝關節發育不全，兩腿形成內曲或外曲畸形；成人則患骨胳脫鈣作用，孕婦和授乳婦女的脫鈣作用嚴重時，導致骨質疏鬆病，患者骨胳易折，牙齒易脫落；兒童則會骨胳發育不良，易患佝僂病（軟骨病）。經常服用魚肝油可防治維生素D缺乏病。日光中的紫外線可使皮膚內的維生素D前體（7－脫氫膽固醇）轉化爲維生素D，故多曬日光可預防維生素D缺乏。維生素D攝食過量會引起中毒，早期症狀爲乏力、疲倦、噁心、頭痛、腹瀉等，較嚴重時引起軟組織鈣化，導致重大病患；還可使總血脂和血膽固醇量增高，妨礙心血管功能。