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尽管可以通过紫外线照射猪皮肤中的维生素D原（7-脱氢胆固醇）来合成维生素D3（胆钙化固醇），但这种内源性合成通常不能满足生理需求，因猪通常被饲养在猪舍中，无法直接接触阳光。因此，日粮维生素D3是确保猪成功产生所需维生素D的最可靠来源。
摄入胆钙化醇后，其被脂肪从肠道吸收，需要胆汁盐的存在来辅助吸收。维生素D3通过淋巴系统转运到肝脏，最后沉积在脂肪组织中。在肝脏中，胆钙化醇转化为25-羟基胆钙化固醇（25-OH-D3），然后在肾脏中进一步羟基化为1,25-二羟基胆钙化固醇（1,25-（OH）2-D3），其代表活性激素。维生素D可调节钙和磷的体内稳态，即它增加了小肠中这些矿物质的吸收以及它们在肾小管中的再吸收，并且通过增加骨骼对矿物质的吸收来影响钙化过程。通常认为，对于猪而言，每公斤饲料添加1,000至2,000 单位的维生素D3就足够了。
在所有高等动物中，维生素D3供应不足最著名和最典型的病症是佝偻病。骨骺增大，四肢、脊柱、颅骨变形、易碎。动物由于跛行和肌肉无力而行动迟缓。其他典型的代谢性骨疾病有骨软化症、骨软骨病和骨质疏松症，它们与不同日龄猪的骨矿化失败和/或骨矿物质流失有关。猪中更常见的临床和亚临床缺陷症状是生长抑制、体重减轻、食欲下降或减退以及高死亡率。为了避免此类严重问题，重要的是补充维生素D3。
从对小鼠的经典研究中可知，维生素D也与免疫系统相互作用。负责破坏病原体的巨噬细胞可以释放1,25-（OH）2-D3，此后能够调节免疫系统中的其他细胞。例如，通过促进特定的T辅助细胞反应和下调某些B细胞功能，而对活化的T细胞和B细胞产生影响。巨噬细胞除了是1,25-（OH）2-D3的来源外，也是维生素D代谢物的免疫调节作用的潜在靶标。 1,25-（OH）2-D3通过刺激骨髓干细胞向巨噬细胞表型的分化来帮助维持巨噬细胞数量。此外，在通过1,25-（OH）2-D3处理后，通过增强巨噬细胞的趋化性和增强对传染性细菌的杀灭作用，从而增强其抗菌作用。
最近的研究表明，胆钙化醇及其代谢产物25-OH-D3和1,25-（OH）2-D3在猪的免疫系统也起着重要作用。传染病是生猪养殖过程中最常见的死亡原因，特别是在仔猪最易受感染的断奶期，值得特别关注这一方面的信息。
一项研究表明在用人血清白蛋白（HSA）肌内免疫猪后，通过抗原特异性抗体反应，观察到1,25-（OH）2-D3的免疫调节作用。 1,25-（OH）2-D3显着增强了抗原特异性IgA和IgM血清反应。在补充维生素D3的动物的粘膜分泌物（唾液，粪便和鼻腔）中也发现了更高的人血清白蛋白特异性IgA滴度。此外，1,25-（oh）2-d3增加了局部引流淋巴结中抗原特异性IgA和IgG抗体分泌细胞的数量。在一项后续研究中，作者观察到，在哺乳期用大肠杆菌抗原免疫仔猪可以保护仔猪免受大肠杆菌经口感染，添加1,25-（OH）2-D3可以通过减少大肠杆菌经粪便的排泄量来改善这种保护。然而，在生产条件下，只有在血液循环中存在足够浓度的25-OH-D3作为第二个羟基化步骤的底物时，才能发挥1,25-（OH）2-D3的益处。最可靠的方法是在饲料中直接添加25-OH-D3。
另一项实验研究了在给断奶仔猪补充商品羟基化维生素D3（25-OH-D3； Hy·D）后免疫细胞的变化。仔猪的白细胞数量显著增加，这是一种免疫生物标志物，与抗菌防御密切相关，对白细胞存活和吞噬能力有积极的调节作用。研究结果表明，维生素D3在猪的免疫应答中起着重要作用，25-OH D3可能比胆钙化醇更有效地改善猪维生素D的状况。
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