Natančna povezava med vitaminom D in depresijo ni popolnoma razumljena. Zdi se, da obstaja povezava med obema, če ne neposredna vzročna zveza. Ugotovljeno je bilo, da imajo ljudje s klinično depresijo pomanjkanje vitamina D, čeprav sta lahko oba znaka drugega vzroka. Sezonska afektivna motnja (SAD) je stanje, ki naj bi bilo povezano z manjšo izpostavljenostjo močni svetlobi v zimskih mesecih, pomanjkanje sončne svetlobe pa lahko povzroči tudi pomanjkanje vitamina D. Raziskave kažejo, da lahko obstaja vzročna povezava med vitaminom D in depresijo, saj so bili pozitivni učinki doseženi z dajanjem spojine ljudem, ki trpijo za depresivnimi stanji.
Zdi se, da obstaja nekakšna povezava med vitaminom D in depresijo. Človeško telo je sposobno sintetizirati vitamin D, če je na voljo dovolj sončne svetlobe, zato je pomanjkanje običajno povezano s pomanjkanjem naravne svetlobe ali kakšno okvaro. Pomanjkanje sončne svetlobe lahko pri nekaterih ljudeh povzroči tudi simptome depresije, kar se kaže pri sezonski afektivni motnji. Menijo, da pomanjkanje sončne svetlobe negativno vpliva na kemijo možganov, čeprav je možno tudi, da bi nizke ravni proizvodnje vitamina D lahko prispevale k tej motnji in drugim oblikam depresije.
Človeško telo je odvisno od vrste svetlobe, znane kot ultravijolično-b (UVB), za proizvodnjo vitamina D. Študije in anekdotični dokazi kažejo, da lahko svetlobna terapija z UV filtri izboljša razpoloženje, kar kaže, da stanja, kot je SAD, niso v celoti posledica pomanjkanja vitamina D ali izboljšano zaradi njegove prisotnosti. Druge študije pa kažejo, da ima lahko vitamin D podoben ali brezplačen učinek na razpoloženje. Ena dvojno slepa študija, izvedena v Avstraliji, je pokazala vzročno zvezo med vitaminom D in depresijo. Ta študija je vključevala dajanje vitamina D3 in pokazala pozitivne rezultate za eno standardno odstopanje od placeba.
Anekdotski dokazi kažejo tudi na povezavo med vitaminom D in depresijo. Povečana depresija v nedavni zgodovini je sovpadala s številnimi trendi, ki so zmanjšali izpostavljenost ljudi sončni svetlobi, zlasti UVB, potrebnim za proizvodnjo vitamina D. Urbanizacija in čas, porabljen za delo v zaprtih prostorih, zlasti v zaprtih pisarniških okoljih, lahko dramatično zmanjšata sončno svetlobo. izpostavljenost. Potencialno škodljivi učinki ultravijoličnega sevanja so povzročili tudi široko uporabo zaščitnih sredstev za sončenje, ki lahko nenamerno zmanjšajo proizvodnjo vitamina D. Nič od tega ne dokazuje nujno, da nizke ravni vitamina D povzročajo depresijo, čeprav je kljub temu mogoče opaziti močan odnos.