Τα συμπτώματα μιας υπερδοσολογίας βιταμινών εξαρτώνται από το αν η συγκεκριμένη βιταμίνη είναι υδατοδιαλυτή ή λιποδιαλυτή και ποικίλλουν ανάλογα με τη δοσολογία και τον ατομικό μεταβολισμό. Οι υδατοδιαλυτές βιταμίνες όπως η βιταμίνη C και οι περισσότερες από την ομάδα του συμπλέγματος Β μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα υγείας με εξαιρετικά υψηλές δόσεις, αλλά γενικά δεν είναι πολύ τοξικές, καθώς το σώμα τις καθαρίζει εύκολα. Η υπερβολική δόση βιταμίνης Α προκαλεί οπτικά και νευρολογικά προβλήματα, ενώ η δηλητηρίαση με βιταμίνη Ε προκαλεί ναυτία και διάρροια. Η υπερβολική δόση βιταμίνης D μπορεί να αλλάξει γρήγορα την ισορροπία ασβεστίου του σώματος και ακόμη και να προκαλέσει ακανόνιστους παλμούς της καρδιάς.
Οι μηχανισμοί που προκαλούν τα συμπτώματα μιας υπερβολικής δόσης βιταμινών ποικίλλουν, αλλά γενικά περιλαμβάνουν συστηματική διαταραχή του φυσιολογικού μεταβολισμού του σώματος. Η τοξικότητα των βιταμινών από υπερδοσολογία συμβαίνει συχνότερα λόγω λιποδιαλυτών βιταμινών όπως η Α και η Ε παρά από τις υδατοδιαλυτές όπως η βιταμίνη C, εν μέρει επειδή οι πρώτες αποθηκεύονται στο σώμα όπου συσσωρεύονται τα αποτελέσματά τους. Η βιταμίνη C που υπερβαίνει τα 5,000 έως 10,000 χιλιοστόγραμμα – ανάλογα με τον ατομικό μεταβολισμό – έχει καθαρτική δράση και μπορεί να προκαλέσει ορισμένα γαστρεντερικά προβλήματα. Τα συμπτώματα υπερβολικής δόσης βιταμινών λόγω τοξικότητας από τις περισσότερες βιταμίνες Β είναι σπάνια και γενικά ήπια.
Τα συμπτώματα υπερβολικής δόσης βιταμίνης Α ξεκινούν με θολή όραση και νευρολογικά προβλήματα όπως επιληπτικές κρίσεις. Κατά τη διάρκεια της άμεσης έναρξης της τοξικότητας, συμπτώματα ημικρανίας – όπως ναυτία και ευαισθησία στο φως – μπορεί να χτυπήσουν ξαφνικά έναν ασθενή. Τα παιδιά που πάσχουν από υπερβιταμόνηση Α μπορεί με την πάροδο του χρόνου να εμφανίσουν πρόωρη οστική ρύθμιση, που ονομάζεται σύγκλειση της επιφύσεως, η οποία τους εμποδίζει να αναπτυχθούν σωστά. Στα χρόνια συμπτώματα υπερβολικής δόσης βιταμίνης λόγω μακροχρόνιας συσσώρευσης βιταμίνης Α περιλαμβάνονται δερματικές διαταραχές και τριχόπτωση.
Ο φυσιολογικός μεταβολισμός του ασβεστίου εξαρτάται από την πρόσληψη ή την παραγωγή της βιταμίνης D. Σε περίσσεια, μπορεί να προκαλέσει σοβαρά συμπτώματα υπερβολικής δόσης βιταμινών, συμπεριλαμβανομένου του ασυνήθιστα υψηλού ασβεστίου στην κυκλοφορία και ενός διαταραγμένου καρδιακού ρυθμού. Δεδομένου ότι η ισορροπία του ασβεστίου είναι ένα σημαντικό στοιχείο στην ηλεκτρική ρύθμιση της καρδιάς, ο καρδιακός παλμός μπορεί να διαταραχθεί όταν μια υπερβολική δόση βιταμίνης D αυξάνει το ασβέστιο στην κυκλοφορία. Κανονικά, η βιταμίνη D παράγεται από το σώμα κατά την έκθεση στο ηλιακό φως ή καταπίνεται σε ορισμένα τρόφιμα. Καμία από αυτές τις μεθόδους πρόσληψης δεν είναι επικίνδυνη και η κατανάλωση συμπληρωμάτων κάτω των 2,000 IU την ημέρα για ενήλικες – 1,000 για παιδιά – έχει κριθεί ασφαλής για την πρόληψη της υπερδοσολογίας.
Η βιταμίνη Ε μετριάζει τη φυσιολογική δομή των ερυθρών αιμοσφαιρίων και βοηθά στη λειτουργία των νεύρων, αλλά όταν φτάσει σε τοξικά επίπεδα, αυτοί είναι συχνά οι ιστοί που καταστρέφονται περισσότερο από αυτήν. Έχουν βρεθεί συμπτώματα οξείας δηλητηρίασης σε ασθενείς με υπερδοσολογία βιταμίνης Ε, συμπεριλαμβανομένης της γαστρεντερικής δυσφορίας από κράμπες και διάρροια και διπλή όραση. Η δόση της βιταμίνης Ε άνω των 1,600 IU την ημέρα έχει συσχετιστεί με μακροχρόνια συμπτώματα όπως μειωμένη ικανότητα πήξης των κυττάρων του αίματος, γεγονός που αυξάνει τον κίνδυνο αιμορραγίας. Η υπερδοσολογία μπορεί να αποφευχθεί με την αποφυγή λήψης περισσότερων από 1,000 IU ημερησίως στο υψηλό επίπεδο.