La synthèse cutanée garantit environ 80% des besoins en vitamine D. Le pourcentage restant (apport exogène) provient de l'apport alimentaire de la substance, contenue dans les aliments tels que la viande de certains poissons gras (saumon, maquereau et hareng), le jaune d'œuf , le foie, les huiles de poisson (en particulier l'huile de foie de morue) et dans les aliments artificiellement enrichis.
L'homme est capable de synthétiser le cholécalciférol à partir d'un précurseur, ayant pour fonction la provitamine : le déhydrocholestérol (dérivé du cholestérol par réduction). Cette provitamine se trouve dans la peau, elle absorbe donc l'énergie du rayonnement solaire (notamment le rayonnement UVB) qui la transforme en un composé intermédiaire instable appelé prévitamine D3. Cet intermédiaire, connu sous le nom de prévitamine D3, se transforme spontanément en 48 heures en un composé thermodynamiquement plus stable appelé vitamine D3 ou cholécalciférol.
La vitamine D3 synthétisée dans la peau, similaire à celle d'origine alimentaire, doit être activée, d'abord dans le foie puis dans les reins, en 1,25-(OH) 2-cholécalciférol. Cette molécule est en fait une hormone biologiquement active :
Favorise l'absorption du calcium et du phosphore dans l'intestin.
Augmente la résorption osseuse (stimule la différenciation des ostéoclastes).
Augmente la capacité de l'hormone parathyroïdienne à réabsorber le calcium dans les reins.
Sous nos latitudes, la quantité d'ensoleillement nécessaire à la synthèse de la vitamine D est relativement faible, mais pendant les mois d'été, il est toujours très important d'exposer le visage et les bras au soleil pendant au moins quelques minutes par jour afin d'assurer synthèse adéquate de vitamine D peau et mettre de côté des réserves pour l'hiver. Les rayons UVB ne pénètrent pas dans le verre, donc l'exposition au soleil à travers une fenêtre n'est pas fonctionnelle à la synthèse de vitamine D.