Introdução: A vitamina D é um pró-hormônio sintetizado principalmente pela pele com a ação dos raios ultravioleta; menos de 10–20% é proveniente da dieta. Sua forma ativa é a 1,25-di-hidroxivitamina D3, tendo sua ação mediada pelo receptor de vitamina D. Sabe-se que esse receptor não é encontrado apenas no sistema de controle do metabolismo osteomineral, como também nos ovários (células da granulosa), no útero, na placenta, nos testículos, no hipotálamo e na hipófise, o que sugere grande influência da vitamina D na vida reprodutiva. Nesse contexto, questiona-se se a suplementação de vitamina D pode ter um papel importante no tratamento da infertilidade. Objetivo: Abordar a ação da vitamina D na ovulação e questionar sua suplementação no tratamento da infertilidade feminina. Materiais e métodos: Foram utilizados artigos pesquisados nas bases de dados Scientific Electronic Library Online (SciELO) e United States National Library of Medicine (PubMed), a partir do ano de 2011. Resultados e conclusão: Sabe-se que o hormônio antimulleriano (HAM) é responsável pelo desenvolvimento e crescimento dos folículos e, portanto, é um importante marcador da reserva ovariana, que pode ser alterado por fatores ambientais, assim como pela deficiência de vitamina D. Algumas análises corroboram a hipótese de que a deficiência dessa vitamina estaria relacionada com baixas taxas de sucesso em reprodução assistida e com melhores desfechos em pacientes com síndrome do ovário policístico que desejam engravidar. A reposição oral de vitamina D é segura e de baixo custo, e evidências sugerem seu benefício em maiores taxas de gestação em tecnologias de reprodução assistida por melhorar a qualidade oocitária, promovendo a diminuição nas taxas de abortamento, além de reduzir complicações obstétricas. Logo, sua suplementação pode e deve ser encorajada em mulheres que apresentem sua deficiência documentada. Importante ressaltar que a reposição depende tanto da quantidade ingerida quanto do peso pré-concepcional, da exposição solar, dos níveis séricos basais, entre outros fatores, e deve ser individualizada para resultados ideais. Por causa dessas variáveis, mais estudos devem ser feitos para investigar e comprovar os possíveis efeitos da suplementação de vitamina D durante o processo de pré-concepção, de acordo com seus riscos e benefícios. A criação de protocolos relacionados à suplementação dessa vitamina em mulheres em idade fértil seria uma ferramenta importante no processo de fertilização, já que o uso inadequado pode levar a desfechos negativos.