Η σχέση μεταξύ βιταμίνης D και καρκίνου του δέρματος είναι στενά συνδεδεμένη, καθώς ενώ για τη σύνθεσή της είναι απαραίτητη η έκθεση στον ήλιο, χρειάζεται προσοχή γιατί η ηλιοθεραπεία είναι επιβλαβής πάνω από ορισμένα όρια.
Αυτό ισχύει τόσο για τα υγιή άτομα, όσο και για εκείνα που πάσχουν από μελάνωμα ή άλλο τύπο καρκίνο του δέρματος.
Η έρευνα έχει εστιάσει στον πιθανό ρόλο της συγκεκριμένης βιταμίνης στη μείωση του κινδύνου εμφάνισης καρκίνου και ειδικότερα του μελανώματος. Ορισμένες μελέτες δείχνουν τον προστατευτικό ρόλο της στον επιθετικό αυτό καρκίνο.