การเสริมวิตามินดีอาจช่วยบรรเทาอาการซึมเศร้าในผู้ใหญ่ที่เป็นโรคซึมเศร้าได้ อาการซึมเศร้าทำให้เกิดภาระโรคที่สำคัญทั่วโลก ประสิทธิภาพการรักษาของยากล่อมประสาทในปัจจุบันมักไม่เพียงพอ ซึ่งเป็นเหตุว่าทำไมจึงต้องหาวิธีเพิ่มเติมในการบรรเทาอาการซึมเศร้า เชื่อกันว่าวิตามินดีควบคุมการทำงานของระบบประสาทส่วนกลางที่รบกวนซึ่งเกี่ยวข้องกับภาวะซึมเศร้า
การศึกษาแบบภาคตัดขวางได้สังเกตความสัมพันธ์ระหว่างอาการซึมเศร้าและการขาดวิตามินดี อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์เมตาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับผลของการเสริมวิตามินดีต่อภาวะซึมเศร้ายังไม่เป็นที่แน่ชัด ในการวิเคราะห์อภิมาน ผลลัพธ์จากการศึกษาต่างๆ ที่หลากหลายจะถูกรวมเข้าด้วยกันและวิเคราะห์ทางสถิติการวิเคราะห์เมตาใหม่เกี่ยวกับความสัมพันธ์ของการเสริมวิตามินดีกับภาวะซึมเศร้าเป็นการวิเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดที่ตีพิมพ์จนถึงปัจจุบัน รวมถึงผลการศึกษา 41 ชิ้นจากทั่วโลก การศึกษาเหล่านี้ได้ตรวจสอบประสิทธิภาพของวิตามินดีในการบรรเทาอาการซึมเศร้าในผู้ใหญ่โดยการทดลองแบบสุ่มที่มีกลุ่มควบคุมด้วยยาหลอกในกลุ่มประชากรต่างๆ การศึกษารวมถึงการศึกษาในผู้ป่วยโรคซึมเศร้า ในประชากรทั่วไป และในผู้ที่มีสภาพร่างกายต่างๆ ผลการวิเคราะห์เมตาแสดงให้เห็นว่าการเสริมวิตามินดีมีประสิทธิภาพมากกว่ายาหลอกในการบรรเทาอาการซึมเศร้าในผู้ที่เป็นโรคซึมเศร้า ปริมาณวิตามินดีที่ใช้มีความแตกต่างกันอย่างมาก แต่โดยทั่วไปแล้ว การเสริมวิตามินดีจะอยู่ที่ 50-100 ไมโครกรัมต่อวัน