Vitaminele sunt unul dintre cei mai importanți nutrienți pentru buna funcționare a corpului uman. Deși vitaminele nu furnizează energie precum carbohidrații și nu acționează ca elemente de bază pentru creșterea țesuturilor, cum ar fi proteinele, ele ajută la sintetizarea și transportul nutrienților în organism, precum și la menținerea echilibrului sistemelor. Aportul insuficient de vitamine poate duce la boli; legătura dintre vitamine și bolile carente este binecunoscută în afecțiuni precum rahitismul, beriberiul, scorbutul și anemia pernicioasă. De exemplu, ingerarea prea puțină de vitamina C poate duce la scorbut. Consumul unei alimentații echilibrate cu fructe și legume ajută la asigurarea unui aport adecvat de vitamine.
Rahitismul este o boală cauzată în primul rând de lipsa adecvată a vitaminei D, iar simptomele acesteia includ oase slabe, dezvoltarea scheletică slăbită și crampe musculare frecvente. Relația dintre vitamine și bolile deficitare poate fi observată atunci când organismul nu obține suficientă vitamina D din lumina soarelui, calciu sau fosfați. Aceste substanțe acționează și ca electroliți sau compuși care trec impulsuri electrice prin sistemul nervos. Atunci când organismul nu primește calciu din alimente, acesta atrage din sistemul osos. Calciul și fosforul care furnizează vitamina D pot fi găsite în lapte și legume cu frunze, sau pot fi luate suplimente de vitamine.
Beriberi demonstrează, de asemenea, legătura dintre vitamine și bolile carente. Tiamina, sau vitamina B1, este o substanță esențială în descompunerea glucozei și a altor molecule de energie. De asemenea, funcționează ca un conductor pentru impulsurile neuronale, făcând receptorii neuronali mai activi. Fără un aport adecvat de B1, pot apărea simptome cum ar fi letargia, vorbirea tulbure, bătăile rapide ale inimii și lipsa coordonării musculare. Beriberi uscat afectează sistemul nervos, în timp ce beriberi umed afectează sistemul cardiovascular.
În timpul Epocii Explorărilor, la începutul secolelor XV-XVII, scorbutul era o boală comună la marinari din cauza lipsei de vitamina C în alimentația lor. Scorbutul este rezultatul faptului că organismul nu absoarbe fier, nu produce suficient colagen pentru a menține elasticitatea țesuturilor și, astfel, nu menține sistemul imunitar. Simptomele initiale sunt pofta de mancare, diaree si scadere in greutate; sângerarea gingiilor și a altor țesuturi mucoase, carii dentare, afecțiuni ale pielii și infecția cartilajului și a țesutului conjunctiv apare pe măsură ce boala progresează. Din punct de vedere istoric, scorbutul a fost cel mai adesea letal atunci când marinarii nu aveau acces la citrice, deoarece acestea au furnizat cea mai mare vitamina C.
Legătura dintre vitamine și bolile de deficit include și anemia pernicioasă, care apare atunci când numărul de celule roșii din sânge scade. Acest lucru se întâmplă atunci când nu există suficientă combalamină sau vitamina B12 în organism. Vitamina B12 se combină în mod normal cu o proteină numită factor intrinsec, care este secretată în stomac. Când combinatul B12 și factorul intrinsec ajung în intestinul subțire, substanța este absorbită și transformată în globule roșii.