Vitamiinid on inimkeha nõuetekohaseks toimimiseks üks olulisemaid toitaineid. Kuigi vitamiinid ei anna energiat nagu süsivesikud ega toimi kudede kasvu ehitusplokkidena, nagu valgud, aitavad need sünteesida ja transportida toitaineid kogu kehas ning hoida süsteeme tasakaalus. Ebapiisav vitamiinide tarbimine võib põhjustada haigusi; Seos vitamiinide ja vaegushaiguste vahel on hästi teada selliste haiguste puhul nagu rahhiit, beriberi, skorbuut ja pernicious aneemia. Näiteks võib liiga vähese C-vitamiini tarbimine põhjustada skorbuudi. Tasakaalustatud toitumine koos puu- ja köögiviljadega aitab tagada piisava vitamiinide tarbimise.
Rahhiit on haigus, mida põhjustab peamiselt piisava D-vitamiini puudus ja selle sümptomiteks on luude nõrkus, luustiku arengu aeglustumine ja sagedased lihaskrambid. Seos vitamiinide ja defitsiithaiguste vahel ilmneb siis, kui organism ei saa piisavalt D-vitamiini päikesevalgusest, kaltsiumist või fosfaatidest. Need ained toimivad ka elektrolüütidena ehk ühenditena, mis edastavad närvisüsteemi elektrilisi impulsse. Kui keha ei saa kaltsiumi toidust, ammutab see seda luusüsteemist. D-vitamiini andvat kaltsiumi ja fosforit võib leida piimast ja lehtköögiviljadest või võtta vitamiinipreparaate.
Beriberi demonstreerib ka seost vitamiinide ja vaegushaiguste vahel. Tiamiin ehk vitamiin B1 on oluline aine glükoosi ja teiste energiamolekulide lagundamisel. See toimib ka närviimpulsside juhina, muutes närviretseptorid aktiivsemaks. Ilma piisava B1 pakkumiseta võivad tekkida sellised sümptomid nagu letargia, ebaselge kõne, kiire südametegevus ja lihaste koordinatsiooni puudumine. Kuiv beriberi mõjutab närvisüsteemi, märg beriberi aga südame-veresoonkonna süsteemi.
Uuringute ajastul, 15.–17. sajandi alguses, oli skorbuut meremeeste seas levinud haigus, kuna nende toidus puudus C-vitamiin. Skorbuut on tingitud sellest, et keha ei omasta rauda, ei tooda kudede elastsuse säilitamiseks piisavalt kollageeni ega säilita seega immuunsüsteemi. Esialgsed sümptomid on halb isu, kõhulahtisus ja kaalulangus; Haiguse progresseerumisel ilmnevad igemete ja muude limaskestade veritsused, hammaste lagunemine, nahahaigused ning kõhre ja sidekoe infektsioon. Ajalooliselt oli skorbuut kõige sagedamini surmav, kui meremeestel polnud juurdepääsu tsitrusviljadele, kuna need andsid kõige rohkem C-vitamiini.
Seos vitamiinide ja defitsiithaiguste vahel hõlmab ka pernicious aneemiat, mis tekib siis, kui organismi punaliblede arv väheneb. See juhtub siis, kui kehas pole piisavalt kombalamiini ehk vitamiini B12. B12-vitamiin kombineeritakse tavaliselt valguga, mida nimetatakse sisemiseks faktoriks ja mis eritub maos. Kui kombineeritud B12 ja sisemine tegur jõuavad peensoolde, imendub aine ja muundatakse punasteks verelibledeks.