Krebszellen besitzen eine schnellere Teilungs­rate als gesunde Zellen. Vermutlich verringert Vitamin D die Zell­teilungs­rate vieler Krebs­arten (beispiels­weise Prostata-, Darm- und Brust­krebs) und wirkt sich somit hemmend auf das Tumor­wachstum aus. Es wurde beobachtet, dass bei einer Vitamin-D-Konzentration von > 32 ng / ml das Risiko, an Brust- oder Darmkrebs zu erkranken, um 50 % niedriger ist.
Aktuelle Studien zeigen auch, dass niedrigere Vitamin-D-Spiegel mit einem höheren Risiko für Eierstock­krebs einhergehen und sehen auch hier in der Vitamin-D-Gabe eine Präventions­maßnahme. Die antitumoröse Wirkung des Vitamin D beruht auf seiner Wirkung auf verschiedene Ebenen der Zelldifferenzierung.