A conexão exata entre a vitamina D e a depressão não é totalmente compreendida. Parece haver uma correlação entre os dois, se não uma causa direta. Descobriu-se que pessoas com depressão clínica têm deficiências de vitamina D, embora ambos possam ser sintomas de uma causa raiz diferente. O transtorno afetivo sazonal (TAS) é uma condição que se acredita estar associada ao declínio da exposição à luz forte durante os meses de inverno, e a falta de luz solar também pode criar uma deficiência de vitamina D. A pesquisa sugere que pode haver uma relação causal entre a vitamina D e a depressão, uma vez que efeitos positivos foram alcançados por meio da administração do composto a pessoas que sofrem de depressão.
Parece haver algum tipo de ligação entre a vitamina D e a depressão. O corpo humano é capaz de sintetizar vitamina D se houver luz solar suficiente disponível, portanto, uma deficiência está normalmente ligada à falta de luz natural ou a algum tipo de defeito. A falta de luz solar também pode causar sintomas de depressão em algumas pessoas, como visto no transtorno afetivo sazonal. Acredita-se que a falta de luz solar tenha um efeito negativo na química do cérebro, embora também seja possível que baixos níveis de produção de vitamina D possam contribuir para esse distúrbio e outras formas de depressão.
O corpo humano depende de um tipo de luz conhecido como ultravioleta-b (UVB) para produzir vitamina D. Estudos e evidências anedóticas sugerem que a terapia de luz com filtros UV pode melhorar o humor, sugerindo que condições como SAD não são inteiramente causadas pela falta de vitamina D ou melhorado com sua presença. Outros estudos, entretanto, sugerem que a vitamina D pode ter um efeito semelhante ou complementar sobre o humor. Um estudo duplo-cego conduzido na Austrália sugeriu uma relação causal entre a vitamina D e a depressão. Este estudo envolveu a administração de vitamina D3 e encontrou resultados positivos um desvio padrão em relação ao placebo.
Evidências anedóticas também sugerem uma relação entre a vitamina D e a depressão. O aumento da depressão na história recente coincidiu com uma série de tendências que reduziram a exposição humana à luz solar, particularmente à UVB necessária para a produção de vitamina D. A urbanização e o tempo gasto trabalhando em ambientes fechados, especialmente em ambientes fechados de escritório, podem reduzir drasticamente a luz solar exposição. Os efeitos potencialmente prejudiciais da radiação ultravioleta também resultaram no amplo uso de filtros solares, que podem ter o efeito indesejado de reduzir a produção de vitamina D. Nada disso prova necessariamente que níveis baixos de vitamina D causem depressão, embora uma forte relação possa ser observada.