Υπερκατανάλωση βιταμίνης D μπορεί να συμβεί μόνο με συμπληρώματα αφού είναι σχετικά αδύνατο να καταναλώσει κάποιος τόσο μεγάλη ποσότητα λιπαρών ψαριών. Η πολύωρη έκθεση στον ήλιο επίσης δεν οδηγεί σε υπαρπαραγωγή βιταμίνης D επειδή η θερμική ενεργοποίηση της προβιταμίνης D3 οδηγεί σε σχηματισμό και άλλων μη ενεργών μορφών, αποτρέποντας έτσι την υψηλή συγκέντρωση.
Η υπερβολική συγκέντρωση βιταμίνης D οδηγεί σε υψηλή απορρόφηση ασβεστίου στο γαστρεντερικό σωλήνα, προκαλώντας στον οργανισμό υπερασβεστιαιμία.
Η υπερασβεστιαιμία, με τη σειρά της, μπορεί να οδηγήσει σε ναυτία, έμετο, μυϊκή αδυναμία, νευροψυχιατρικές διαταραχές, πόνο, απώλεια όρεξης, αφυδάτωση, πολυουρία, υπερβολική δίψα και πέτρες στα νεφρά.
Σε ακραίες περιπτώσεις, η τοξικότητα της βιταμίνης D προκαλεί νεφρική ανεπάρκεια, ασβεστοποίηση των μαλακών ιστών σε όλο το σώμα (συμπεριλαμβανομένων των στεφανιαίων αγγείων και των καρδιακών βαλβίδων), καρδιακές αρρυθμίες και ακόμη και θάνατο.
Σοβαρά περιστατικά τοξικότητας βιταμίνης D έχουν καταγραφεί μόνο από
- την κατανάλωση συμπληρωμάτων διατροφής που περιέχουνν υπερβολικές ποσότητες βιταμίνης D λόγω σφαλμάτων παρασκευής
- συμπληρώματα που ελήφθησαν σε υπερβολικές ποσότητες ή που είχαν συνταγογραφηθεί λανθασμένα από τους γιατρούς,