D-vitamiini ja depressiooni täpset seost ei mõisteta täielikult. Näib, et nende kahe vahel on korrelatsioon, kui mitte otsene põhjuslik seos. Kliinilise depressiooniga inimestel on leitud D-vitamiini puudust, kuigi need mõlemad võivad olla erineva algpõhjuse sümptomid. Hooajaline afektiivne häire (SAD) on seisund, mis arvatakse olevat seotud ereda valguse vähenemisega talvekuudel ning päikesevalguse puudumine võib samuti põhjustada D-vitamiini puudust. Uuringud näitavad, et D-vitamiini ja depressiooni vahel võib olla põhjuslik seos, kuna ühendi manustamisel depressiivsete seisundite all kannatavatele inimestele on saavutatud positiivne mõju.
D-vitamiini ja depressiooni vahel näib olevat mingi seos. Inimkeha on piisava päikesevalguse olemasolul võimeline sünteesima D-vitamiini, seega on vaegus tavaliselt seotud loomuliku valguse puudumise või mingisuguse defektiga. Päikesevalguse puudumine võib mõnel inimesel põhjustada ka depressiooni sümptomeid, nagu on näha hooajalise afektiivse häire korral. Arvatakse, et päikesevalguse puudumisel on ajukeemiale negatiivne mõju, kuigi on ka võimalik, et madal D-vitamiini tootmine võib kaasa aidata selle häire ja muude depressiooni vormide tekkele.
Inimkeha sõltub D-vitamiini tootmiseks ultraviolett-b (UVB) valguse tüübist. Uuringud ja anekdootlikud tõendid näitavad, et UV-filtritega valgusteraapia võib meeleolu parandada, mis viitab sellele, et sellised seisundid nagu SAD ei ole täielikult põhjustatud selle puudumisest. D-vitamiini või selle olemasolu tõttu paranenud. Teised uuringud näitavad aga, et D-vitamiinil võib olla sarnane või täiendav mõju meeleolule. Üks Austraalias läbi viidud topeltpime uuring viitas põhjuslikule seosele D-vitamiini ja depressiooni vahel. See uuring hõlmas D3-vitamiini manustamist ja leidis positiivseid tulemusi ühe standardhälbe võrra võrreldes platseeboga.
Anekdootlikud tõendid viitavad ka seosele D-vitamiini ja depressiooni vahel. Lähiajaloos suurenenud depressioon on langenud kokku mitmete suundumustega, mis on vähendanud inimeste kokkupuudet päikesevalgusega, eriti D-vitamiini tootmiseks vajaliku UVB-kiirgusega. Linnastumine ja siseruumides töötamise aeg, eriti suletud kontorikeskkonnas, võivad päikesevalgust oluliselt vähendada. kokkupuude. Ultraviolettkiirguse potentsiaalselt kahjulikud mõjud on kaasa toonud ka päikesekaitsetoodete laialdase kasutamise, millel võib olla soovimatu D-vitamiini tootmise vähenemine. Ükski neist ei tõesta tingimata, et madal D-vitamiini tase põhjustab depressiooni, kuigi tugevat seost võib siiski näha.