A vitamina D da dieta é incorporada com outros lipídeos nas micelas e absorvida com os lipídeos no intestino por difusão passiva. Dentro das células absortivas, a vitamina D é incorporada nos quilomícrons, entra no sistema linfático e subsequentemente no plasma, onde é liberado para o fígado ou para as proteínas específicas ligantes de vitamina D (PLD), ou transcalciferrina. A eficiência desse processo de absorção parece ser de aproximadamente 50%. A vitamina D sintetizada na pele a partir do colesetrol entra no sistema capilar e é transportada por PLD. A vitamina D ligada a PLD é liberada nos tecidos periféricos. Um pequena parte da vitamina D é armazenada no fígado.
Dentro das funções mais bem compreendidas da vitamina D a manutenção da homeostase de cálcio e fósforo é a mais encontrada, a qual ela pode afetar de três modos principais. Primeiro, pela expressão genética, o calcitriol no intestino delgado intensifica o transporte ativo de cálcio através do intestino, o que estimula a ´síntese de proteínas ligantes de cálcio na borda em escova da mucosa intestinal. Essas proteínas aumentam então a absorção de cálcio. ( A vitamina D também pode aumentar a absorção de cálcio em um mecanismo separado não relacionado à expressão genética. Esse mecanismo aparentemente funciona pela abertura dos canais de cálcio ativados por voltagem.)