Em crianças, a deficiência de vitamina D leva ao raquitismo e ao retardo do crescimento. Em adultos, a hipovitaminose D leva à osteomalácia (enfraquecimento dos ossos), ao hiperparatiroidismo secundário e, consequentemente, ao aumento da reabsorção óssea e perda da massa óssea. Desta forma, uma das manifestações da hipovitaminose D é a osteoporose.
A insuficiência desta vitamina também pode levar à fraqueza muscular, elevando o risco de fraturas ósseas. Além disso, estudos epidemiológicos recentes têm demonstrado uma forte associação entre a deficiência de vitamina D e o risco de doença cardiovascular, diabetes e síndrome metabólica.