Studime të shumta kanë hetuar lidhjen e mundshme midis nivelit të ulëta të vitaminës D dhe depresionit, me shumë njerëz që vuajnë nga depresioni gjithashtu kanë mungesë të kësaj vitamine. Një studim i vitit 2018 tregoi një korrelacion midis niveleve të ulëta të vitaminës D në gjak dhe depresionit, ndërsa disa kërkime shtesë konfirmuan këtë lidhje edhe në depresionin pas lindjes. Edhe pse një studim i vitit 2020, me 56 pjesëmarrës, tregoi përmirësim në simptomat e depresionit pas tetë javësh të plotësimit të vitaminës D, efektet afatgjata nuk janë hulumtuar mjaftueshëm. Megjithatë, një studim i madh i vitit 2020 me mbi 18,000 njerëz me depresion nuk gjeti dallime të rëndësishme në simptomat e depresionit midis një grupi që merrte 2,000 IU vitaminë D në ditë për pesë vjet dhe një grupi placebo.
Nevojiten kërkime të mëtejshme për të sqaruar natyrën e marrëdhënies midis vitaminës D dhe depresionit dhe se si plotësimi i vitaminës D mund të ndikojë në simptomat e depresionit. Faktorët e rrezikut për mungesën e vitaminës D përfshijnë ekspozimin e kufizuar në diell (i ndikuar nga klima, koha e ditës, stina dhe ngjyra e lëkurës), dieta e varfër me vitaminë D dhe ngjyra e errët e lëkurës, e cila redukton prodhimin e vitaminës D në lëkurë. Njerëzit me lëkurë më të errët kanë një rrezik më të lartë të mungesës së vitaminës D, siç tregohet nga një studim i viteve 2011-2014. në SHBA, ku 17.5% e afrikano-amerikanëve ishin në rrezik të mungesës së vitaminës D, krahasuar me një përqindje më të ulët në racat e tjera.