Les vitamines sont des substances organiques, sans valeur énergétique propre, non synthétisées par l'organisme et qui lui sont indispensables. À l'exception de la vitamine D, les aliments sont l'unique source des vitamines et seule une alimentation équilibrée comportant fruits et légumes (provitamine A, vitamines B₉, C, E, K), produits céréaliers (B₁, PP), animaux, dont les produits laitiers (B₂, B₆, B₈, B₁₂), assure un apport suffisant pour chacune. Certaines ont une faible source endogène (K, PP), insuffisante pour couvrir les besoins. Des apports nutritionnels conseillés (ANC) sont établis pour chacune, qui couvrent les besoins de 97 % des individus. Bien qu'il y ait de faibles réserves pour la plupart d'entre elles, seules les vitamines A, B₁₂ et D font l'objet d'un stockage ; il est donc nécessaire qu'elles soient apportées de façon régulière, de préférence quotidienne. Leurs fonctions sont diverses ; beaucoup sont les précurseurs de coenzymes de réactions enzymatiques (B₁, B₂, PP, B₆, B₈, B₁₂), ou interviennent directement dans ces réactions (C). D'autres interviennent dans la régulation des mitoses (B₉), l'expression des gènes (A), le développement embryonnaire (A, B₉), les fonctions immunitaires (A), l'hémostase (K), la protection vis-à-vis de xénobiotiques (C), ou des dommages oxydatifs dus aux radicaux libres (caroténoïdes, C et E). Les manifestations pathologiques des carences sont variables selon les vitamines : cutanéomuqueuses, neuropsychiques, hématologiques, cardiaques, ophtalmologiques, immunologiques, métaboliques, ostéoarticulaires ; elles témoignent d'un déficit sévère. Les carences vitaminiques ont été fréquentes jusqu'au début du xx^e siècle, avant la découverte des vitamines dans la première moitié de celui-ci. Elles ne le sont plus aujourd'hui que dans les pays du tiers-monde, en particulier pour la vitamine A. Dans les pays industrialisés l'accent est mis sur les déficits liés à différentes pathologies, sur les maladies métaboliques héréditaires des vitamines et des coenzymes qui en dérivent et sur les déficits modérés susceptibles de favoriser, à long terme, des pathologies dégénératives, des cancers, ou de faciliter la survenue de malformations chez les enfants de mères génétiquement prédisposées. Le traitement des carences vitaminiques et des « vitaminodépendances » s'avère très efficace, au moyen de doses élevées administrées per os ou par voie parentérale. Pour certaines catégories de population, le traitement doit être préventif (ex : vitamine K à la naissance et chez le nourrisson en allaitement maternel exclusif ; acide folique chez les femmes en âge de procréer ; différentes vitamines dans les pathologies digestives, métaboliques, la mucoviscidose, l'hémodialyse, etc.).