D-vitamiinin määritystä tarvitaan yleisimmin epäiltäessä D-vitamiinin puutetta tai selviteltäessä kalsiumin aineenvaihdunnan häiriöitä.
Elimistön D-vitamiini muodostuu ihossa auringon UV-valon vaikutuksesta, ja osa saadaan ravinnon mukana. Maksassa D-vitamiinista muodostuu ns. kalsidiolia eli D-25-vitamiinia, joka on verenkierrossa esiintyvä pääasiallinen D-vitamiinimuoto. D-25-määritys riittää puutostilan selvittämiseen. Erityistapauksissa, kuten eräissä perinnöllisissä sairauksissa, saatetaan tutkia D-1,25:n pitoisuus.
Vähäinen auringonvalo aiheuttaa D-vitamiinin puutetta. D-vitamiinia on vaikea saada riittävästi ravinnosta. Luonnollista elintarvikkeista sitä on merkittävästi vain kalassa. Suomessa lisätään D-vitamiinia nestemäisiin maitovalmisteisiin ja ravintorasvoihin. Tavanomainen suomalainen ruokavalio ei maamme maantieteellinen sijainti huomioon ottaen yleensä riitä kattamaan D-vitamiinin tarvetta. Yleensä tarvitaan D-vitamiinilisää. Myös esimerkiksi eräät ruoansulatuskanavan, maksan tai munuaisten sairaudet, aliravitsemus tai pitkäaikainen epilepsialääkitys voivat myös pienentää D-vitamiinitasoa.
Lähes kaikki kudokset tarvitsevat D-vitamiinia. Se lisää kalsiumin ja fosfaatin imeytymistä ruoansulatuskanavasta. Lihominen lisää D-vitamiinin tarvetta. Vaikea puutostila aiheuttaa lapsille riisitaudin. Aikuisilla puute aiheuttaa osteomalasiaa eli luun pehmenemistä. Ikääntyneillä D-25 pitoisuus olisi hyvä olla yli 75 nmol/l osteoporoosin eli luukadon ehkäisemiseksi. D-vitamiini näyttää parantavan myös elimistön puolustuskykyä taudinaiheuttajia vastaan. Puutos on yhdistetty myös esimerkiksi diabetekseen, syöpään, verenkiertotauteihin ja hermoston rappeumatauteihin.
Korkeita arvoja todetaan säännöllisesti ihonsa auringolle altistavilla. Heillä D-25 pitoisuus saattaa olla jopa tasoa 150–200 nmol/l ilman D-vitamiinivalmisteiden käyttöä. Auringon vaikutuksesta ei voi saada liikaa D-vitamiinia.
Yli 375 nmol/l on liian suuri pitoisuus, jota voidaan todeta myrkytystilanteissa. Tähän voi johtaa D-vitamiinin yliannostus (yli 100 µg/vrk pidemmän ajanjakson aikana tai hyvin iso kerta-annos). Sen oireita ovat mm. ruokahaluttomuus, pahoinvointi, ruoansulatuskanavan oireet, lihassäryt, päänsärky, jano, luusto-ongelmat, pehmytkudoskalkkeumat ja munuaisvauriot.
D-25 pitoisuuden tavoitearvosta ei ole täydellistä yksimielisyyttä. Yleisesti ajatellaan, että pitoisuus alle 50 nmol/l merkitsee D-vitamiinin puutosta. Voisi kuitenkin olla hyvä pyrkiä yli 75 nmol/l pitoisuuteen, joka tiedetään tarpeelliseksi ainakin luuston terveyden kannalta.