Vitamine D-toxiciteit is eerder het gevolg van een teveel aan voedingssupplementen dan van een te hoge inname van met vitamine D verrijkte voedingsmiddelen. Voor de meeste kindjes tot 1 jaar ligt de aanvaardbare bovengrens van vitamine D-inname uit voeding en supplementen op 25 microgram per dag. Voor de meeste volwassenen ligt de bovengrens op 50 microgram per dag.
Een te hoge inname van vitamine D is giftig aangezien het calciumgehalte daardoor oploopt. Een verhoogde calciumspiegel kan leiden tot calcinosis (calciumzouten in de zachte weefsels van het lichaam, zoals de nieren, het hart en de longen) en hypercalciëmie (te veel calcium in het bloed). Symptomen van een teveel aan vitamine D zijn hartritmestoornissen, mentale stoornissen en verward-zijn, pijn, conjunctivitis (oogbindvliesontsteking), anorexia (geen eetlust), koorts, rillingen, dorst, braken en gewichtsverlies.
Hoewel er aanwijzingen zijn dat vitamine D enige bescherming zou kunnen bieden tegen darmkanker en mogelijke andere vormen van kanker, blijft het bewijs van het voordeel beperkt en inconsistent. Bovendien heeft onderzoek gewezen op de mogelijkheid dat een hoger vitamine D-niveau een verhoogd risico op sommige kankers zou kunnen inhouden, waaronder pancreaskanker.