關於基本營養素的研究，近年來最大的進展非維生素D莫屬。維生素D是一類甾醇類(其中B環打開)化合物，在體內有30餘種形式。其中最重要的是1,25-(OH)2D3(膽鈣化醇)。
維生素D在陽光中紫外線照射下由皮膚合成。這是維生素D的主要來源，日常食物能提供的維生素D非常少。加之維生素D的主要功能是調節鈣代謝。所以，維生素D具有激素的基本特徵，或者乾脆說它就是一種激素。
過去已經知道，維生素D對骨骼健康至關重要。它在腸道促進鈣吸收，在骨骼促進鈣的利用，在腎臟促進鈣的重吸收(減少排泄)，故而全面調節鈣的代謝，並對骨骼健康有決定性影響。維生素缺乏可導致佝僂病(3歲以下兒童常見)、骨質軟化症(產婦、老人常見)、骨質疏鬆症(老人、更年期婦女常見)、手足痙攣症(嬰兒常見)。
近年的研究證實，除了腸、骨和腎有維生素D核受體外，其他二十餘種組織也有維生素D的受體，包括脂肪、心肌、平滑肌、軟骨、骨髓、肺、胃、腦、視網膜、子宮、卵巢、睾丸、乳腺、腮腺以及幾乎所有的內分泌腺體。這說明，維生素D對這些組織細胞也有一定作用。
更多的研究表明，維生素D還可預防糖尿病、口腔疾病和多發性硬化症，並與冠心病、高血壓、脂肪肝、纖維肌痛、類風溼性關節炎以及不孕症都有關係。此外，維生素D還可以增強免疫、調節神經肌肉的功能。而且，維生素D還與多種癌症的預防有關。
正是因爲越來越認識到維生素D的重要作用，尤其是它對各種常見慢性病和癌症的預防作用，現在主張提高維生素D推薦攝入量的聲音成爲主流。中國營養學會2000年制定的維生素D推薦攝入量是，普通成人每天5微克(200IU)，50歲以上老年人每天10微克(400IU)。這一推薦值目前中國營養學會正在修訂，估計最後都會明顯增加(比如翻倍)。
另一方面，維生素D缺乏是非常普遍的。一般而言，普通着裝(胳膊、頭、頸面部暴露)，夏季在陽光下20-30 分鐘，即可得到一天所需。每天日曬20~30 分鐘，聽起來並不難做到，但如果考慮到這是包括整個寒冷冬季的平均值，你就會發現在北方地區非常有難度。而且，曬太陽時，使用遮陽傘和防曬霜可以大幅減少維生素D合成。有研究說，使用防曬霜可以使維生素D的合成減少92%~99%。
日常食物不是維生素D的良好來源。中常見的穀類、蔬菜、薯類、豆製品等幾乎不含維生素D。某些魚類、蛋黃、動物內臟能提供很少的維生素D。在中國，除嬰兒配方奶粉外，強化維生素D的食品極少見。
2010 年6 月15 日，美國膳食指導諮詢委員會指出，成人和兒童的維生素D 低攝入是公共衛生關注的一個問題，僅有10%的人通過膳食可以攝入足夠的維生素D。中國疾病預防控制中心營養與食品安全所在上海、四川等地的調查表明，大約90%的兒童在不足、缺乏和嚴重缺乏這樣的區間。女性的維生素D 的缺乏也超過了90%。
陽光照射是維生素D的主要來源，食物幾乎不可能提供充足的維生素D，所以，對那些日光照射不足的人而言，額外補充維生素D(目前多見的是各種魚肝油製劑即維生素AD膠丸和複合型營養補充劑)就非常必要了。
嬰幼兒、兒童和青少年，以及孕婦應該補充維生素D。美國兒科學會2008年11月《佝僂病和維生素D缺乏防治指南》建議，所有的嬰幼兒(包括母乳餵養的)、兒童和青少年自出生後不久起每日至少補充400IU維生素D;孕婦最後3個月每天至少補充VD400IU維生素D。
骨質疏鬆症患者應該補充維生素D。中華醫學會《原發性骨質疏鬆症治療指南2011》指出，“維生素D用於治療骨質疏鬆症時，劑量可爲每天800~1200IU，還可與其他藥物聯合應用”。
50歲以上老年人，日常飲食很難獲得10微克(400IU，是普通成年人的2倍)維生素D，如果陽光照射不達標的話，也應該補充維生素D，每天至少400IU。陽光照射達標者，每天補充400IU維生素D也不必擔心過量或中毒。
陽光照射不足的普通成年人，也要補充維生素D，每天200~400IU。陽光照射充足的普通成年人，每天補充400IU維生素D也不必擔心過量或中毒。
所有關心自己骨骼健康或慢性病防治，以及維生素D營養狀況的人，可以檢測25-(OH)D3，以瞭解是否缺乏維生素D營養。
