维生素D3（Vitamin D3）化学名为(3b,5Z,7E)-9,10-开环胆甾-5,7,10(19)-三烯-3-醇，又名胆骨化醇（colecalciferol）。

维生素 D3在人体内可由胆固醇转变成7-去氢胆固醇（7-dehydrocholesterol），贮存于皮肤中，在日光或紫外线（290～300 nm）照射下，可转化为维生素 D3，又名胆骨化醇（colecalciferol）。一般情况下，人体暴露于日光下的手臂和面部的皮肤光照10 min, 所合成的vitamin D3足够维持机体需要。因此，晒太阳或“日光浴”可防止维生素D缺乏，促进体内钙、磷的吸收和代谢。

维生素 D3为无色针状结晶或白色结晶性粉末；无臭，无味；在植物油中、乙醇、丙酮、氯仿或乙醚中易溶，在水中不溶。由于其结构中含有不饱和双键，遇光或空气均易变质。本品具旋光性，药用右旋体。

维生素 D3的化学稳定性高于维生素D2。D2与同量D3抗佝偻病的效价相等。

维生素D3本身在体内并无活性，进入人体后，在肝细胞线粒体中经维生素D-25-羟化酶作用生成25-OH-维生素D3（骨化二醇，calcifediol），它是维生素D3在肝中的贮存形式，也是D3在血液循环中的主要形式。然后再经过肾近侧小管上皮细胞线粒体25-OH 维生素 D-1a-羟化酶催化形成 1a,25-(OH)2-维生素 D3（骨化三醇，calcitriol），它是维生素D的活化形式，具有促进肠道钙吸收及动员骨钙的作用，维持血钙和血磷的平衡。骨化三醇被认为是一种激素，而维生素 D3则是激素原。由于老年人肾中的1a-羟化酶活性几乎丧失，故维生素D3对老年人作用甚微。于是在1973年Bortou等人就合成了阿法骨化醇（alfacalcidol），尤其适用于老年人和肾功能衰退者。