A vitamina D é mais um hormônio importante no controle do cálcio e do fosfato. Contudo, o hormônio ativo é o 1,25 Di-hidroxicolecalciferol que é formado a partir de reações no fígado e nos rins.
A forma ativa da vitamina D basicamente age aumentando a absorção de cálcio e fosfato para o líquido extracelular. Ela promove absorção de cálcio e fosfato pelo intestino delgado na medida em que aumenta a formação da proteína ligante do cálcio, a calbindina, que fica na borda em escova das células epiteliais intestinais e transporta cálcio para dentro da célula. A entrada do cálcio para o enterócito é facilitada pelos canais de cálcio da porção apical das células epiteliais (TRPV5 e TRPV6). Em seguida o cálcio é transportado para fora da célula (para a corrente sanguínea) pela membrana basolateral contra ao gradiente eletroquímico pela cálcio ATPase. Nos rins atua diminuindo a excreção de cálcio, já que promove a reabsorção do túbulos renais.