Les résultats des études épidémiologiques qui ont étudié le lien entre la vitamine D et le risque de cancer du sein sont contradictoires. Certains chercheurs suggèrent une influence positive (la vitamine D diminue le risque de cancer du sein), d'autres affirment le contraire : un taux plus élevé impliquerait un risque plus grand. Une méta-analyse de six de ces études n'a toutefois mis aucun lien en évidence. Il faut toutefois ajouter que la plupart des femmes ayant participé à cette étude prenaient relativement peu de vitamine D. Lorsque l'analyse a été limitée aux femmes qui prenaient le plus de vitamine D (> 10 microgrammes ou µg par jour), le risque de cancer du sein s'est avéré inférieur à celui des femmes qui en prenaient le moins (généralement < 1,25 µg par jour).