La síntesis del metabolito más activo de la vitamina D (1.25 dihydroxycholecalciferol) ocurre principalmente en tres órganos: piel, hígado y riñones.

Además de la posibilidad de obtener vitamina D₂ (ergocalciferol) y vitamina D₃ (colecalciferol) de fuentes alimenticias, el cuerpo humano tiene la capacidad de producir de forma independiente vitamina D3 a través de la síntesis de la piel. Esta vía de transformación satisface entre el 80% y el 100% de las necesidades diarias; sin embargo, depende de muchos factores (leer más - Causas de la deficiencia de vitamina D).

Las vitaminas D₂ y D₃ suministradas con los alimentos también están sujetas a un metabolismo adicional en el hígado y los riñones.