維生素D缺乏癥是缺乏維生素D所表現出來的一系列病癥。這種疾病可能是由於人體攝入的維生素D不足，並且沒有接受足夠多的陽光照射（準確地說是陽光中的中波紫外線B光）導致的，也有可能是體內發生的紊亂導致維生素D的吸收受限，還有可能是因為肝臟、腎臟或者遺傳因素導致的紊亂使得維生素D轉換成為具有活性的代謝產物的過程受損。
維生素D缺乏癥可以引發骨礦化受損以及多種與骨骼相關的疾病，兒童可能會出現佝僂病，成人可能會出現骨軟化和骨質疏鬆癥。
分類
維生素D缺乏癥引發的有關病癥主要是通過測量血液中的化合物25-羥基維生素D（骨化二醇）的含量而得到相關結果的，而25-羥基維生素D則是活性物質1,25-雙羥基維他命D（骨化二醇）的前體物質。2008年一篇評論文章將維生素D缺乏癥的嚴重程度分為以下四類：
* 不足 50–100 nmol/L（20–40 ng/mL）
* 輕微 25–50 nmol/L（10–20 ng/mL）
* 中度 12.5–25.0 nmol/L（5–10 ng/mL）
* 嚴重 3比維生素D2更能夠提升血液中25-羥基維生素D的濃度，但該結論已經被推翻，在另一項研究中，受試者們爲了保持血液中25-羥基維生素D的濃度被分別給予維生素D3與維生素D2，結果是達到同樣的目的所服用的兩種維生素D的量相等。
實驗室中對25-羥基維生素D的濃度分析結果差異較大，特定的實驗測量過程以及所選擇的實驗室的不同都有可能會使測量值產生或高或低的誤差。2009年7月發佈的一本標準參考指南為實驗室提供了規範其測量操作的指導。
針對「爲了保持健康，人體內維生素D含量究竟為多少」這樣一個問題，各方觀點不一。一般而言體內維生素D含量低於10 ng/mL（25 nmol/L）則會導致較為嚴重的疾病，例如嬰兒及兒童的佝僂病或者是成人骨軟化癥。對於健康的人來說，維生素D含量保持在15 ng/ml（37.5 nmol/L）就已足夠。還有一些人認為高於30 ng/ml（75 nmol/L）的維生素D含量有助於人體達到最佳的健康狀態，但這一觀點缺乏實驗證明。
當人體的25-羥基維生素D濃度持續高於200 ng/mL（500 nmol/L）則可能導致維生素D中毒，但相關數據資料非常稀少。在動物實驗中，維生素D濃度為400 ng/mL（1,000 nmol/L）時動物並沒有表現出中毒癥狀。維生素D中毒通常是過量補充維生素D所造成的，高鈣血癥是其典型的癥狀。在這些病例中通常可以檢測到患者體內的維生素D含量超過150 ng/mL（375 nmol/L），但也存在一些患者，其體內維生素D含量並沒有出現異常。對於那些需要額外補充維生素D的人群，一般都需要進行定期的維生素D水平檢查。
在超重人群中，脂肪質量與體內25-羥基維生素D水平成反相關。這一聯繫可能會使人們對之前所報道的低維生素D水平與肥胖者易發疾病的關係產生誤解，這裡所提到的維生素D水平為體內所循環的維生素D的濃度，而沒有將儲存在人體的維生素D計算在內。過量的維生素D可以儲存在人體的脂肪組織中，並可以在陽光較少的冬季得到利用  。
一項針對夏威夷滑板運動和沖涼運動青年的研究顯示，儘管他們接受了非常充足的陽光照射，但是他們中間有51%的人體內測得的維生素D含量都低於所預期的最低值30 ng/ml，他們中間維生素D含量最高的為60 ng/ml（150nmol/L）。另一項採取了與前組研究同樣實驗組的類似的實驗結果顯示，在夏威夷接受長時間充足陽光照射的人群的維生素D水平範圍為11–71 ng/mL，這一結果與另一項在美國威斯康辛州的部分實驗結果類似，在這項實驗中，一部分進行母乳哺育的母親被給予了維生素D的補充片劑，結果顯示這組女性體內的維生素D水平從12 ng/mL到77 hg/mL不等。值得注意的是，威斯康辛州的這項實驗中的實驗數據比前兩項實驗研究得到的結果還要高。
另一項針對非裔美國人的研究結果顯示，這些人群血液中25-羥基維生素D的含量隨著其非洲血統的增加而呈線性下降，具體規律為其非洲血統每增加10%，其體內的25-羥基維生素D降低2.5-2.75 nmol/L。對於擁有較多非洲血統的這部分人來說，通過陽光照射或者飲食來提高維生素D水平的做法的有效性要比非洲血統較少的人群低46%。這可能是不同種族的維生素D代謝作用存在區別導致的。
營養因素
癌癥
來自美國國家癌癥研究中心的一項研究對第三國全國健康和營養檢查調查結果進行了分析，並試圖從這16818名年齡在17歲以上的受測者中驗證癌癥死亡率與其體內血液中循環的維生素D水平之間的關係，但實驗結果並沒有對這種關係（25-羥基維生素D與癌癥死亡率之間的關係）提供支撐。不像其他採用前瞻性群組研究方法的實驗，這項實驗是採用全程跟蹤的方法，也就是研究者對受測者的血液中維生素D水平是直接採取的抽血測驗，而並非其它實驗僅僅是採用不準確的預測模型來進行推斷。
有關於維生素D可能可以預防癌癥的分子基礎是維生素D可以充當核轉錄因子的角色，從而控制細胞生長、分化、有絲分裂和許多可能會導致癌癥發病的細胞機制，這些作用是通過癌癥細胞中的維生素D受體得到調節的。編譯維生素D受體基因片段的多型體可能與乳腺癌發病率的增加有關，但一項針對75名土耳其乳腺癌患者的研究顯示，維生素D受體等位基因Taq I、Bsm I的出現機率和基因型頻率均與正常人群相似。維生素D受體調節的基因表達受損被認為會改變乳腺的發育或功能，並且容易導致細胞的惡性轉化。維生素D受體基因FOK1 變異的純合子女性患者要比其他女性更容易得乳腺癌。在另一項研究中，前列腺癌晚期患者在治療過程中也被施用了骨化三醇。
研究還表明在夏季進行手術或進行治療的癌癥患者要比那些在冬季進行手術或治療的患者有更大的生存機率，主要是由於在夏季人體可以接受到更多的陽光照射，因而可以產生更多的維生素D（但除維生素D這一原因之外，還有可能是由於冬季流感的傳染髮病率高）。
人群的維生素D含量與它們所接受的太陽輻照度的相關性可能會受到其他因素例如年齡、性別、面板色素、緯度、是否使用防曬霜和衣著等的干擾。此外，癌癥的發病率和死亡率與遺傳因素也會有關，這在北半球更常見 。
2005年的一項元分析通過分析63個獨立的觀察性研究發現維生素D血清濃度與癌癥存在一定關係，作者提出每天額外補充1000IU（25微克）的維生素D可以降低結腸癌發病率50%，乳腺癌和卵巢癌的發病率也會降低30%。血清中維生素D含量過低已經證明與乳腺癌的病情發展和骨轉移有關。
2006年的一項研究，通過對超過十二萬受測者進行的兩個長期健康調查結果顯示，按照美國飲食最佳定額量所推薦的每日400IU的量攝入維生素D，可以降低胰腺癌發病率43%。但是對於男性吸菸者而言，他們患胰臟癌的風險是最高的，要比正常高出3倍，而他們血清中的25-羥基維生素D水平則是最低的。
另一項涉及到1200名女性的隨機干預研究在2007年6月發佈了研究結果，研究表明在四年的臨床試驗中，補充維生素D（每天1100IU）使癌癥發病率降低了60%，癌癥確診率在第一年後降低了77%（不包括在對維生素D補充進行干預之前就已經導致癌癥的情況） 。但這項研究遭到了很多質疑與批評，例如這項實驗缺乏詳細的數據、採用的統計方法需得到說明、與非隨機抽樣的研究結果進行對比等。隨後此項研究的作者對此作出了迴應，提供了所要求的數據，並解釋了所採用的統計方法，並評論說即使維生素D僅僅是拖延了癌癥的發病，但這也是維生素D對人體有益的一點。
一項來自加利福尼亞大學聖地牙哥分校的塞德里克·加蘭與弗蘭克·加蘭的研究分析了華盛頓縣25000名志願者的血液后發現，那些骨化二醇含量最高的人相較於骨化二醇值為一般水平的人而言，患結腸癌的概率只有一般水平的五分之一。
治療
* 1.一般治療
* 哺乳期嬰兒要強調補充魚肝油，及時新增維生素D較多的食品（肝、蛋黃等），多到戶外活動，增加日光照射的機會。激期階段勿使患兒久坐，久站，防止骨骼畸形。
* 2.補充維生素D
* 3.補充鈣劑
維生素D治療期間應同時服用鈣劑。
* 4.矯形療法