Une vitamine est une substance organique, nécessaire en faible quantité (moins de 100 mg/jour - voir tableau ci-dessous) au métabolisme d'un organisme vivant, qui ne peut être synthétisée en quantité suffisante par cet organisme. Chaque organisme a des besoins spécifiques : une molécule peut être une vitamine pour une espèce et ne pas l'être pour un autre. C'est par exemple le cas de la vitamine C indispensable aux primates mais pas à la plupart des autres mammifères.

Molécules organiques, les vitamines B sont majoritairement des précurseurs de coenzymes (molécules qui participent au site actif d'une enzyme) qui renferment un ou plusieurs radicaux indispensables à la synthèse d'une enzyme ou d'une hormone. Elles doivent être apportées régulièrement et en quantité suffisante par l'alimentation. Chez l'être humain, deux vitamines sont synthétisées par des bactéries intestinales : les vitamines K et B8. Les autres vitamines, par exemple la vitamine D ou la vitamine C jouent des rôles complètement différents, agissant respectivement comme hormone stéroïdienne et comme anti-oxydant (réactions d'oxydo-réduction).

Un apport insuffisant ou une absence de vitamine provoquent respectivement une hypovitaminose ou une avitaminose qui sont la cause de diverses maladies (scorbut, béribéri, rachitisme, etc.). Un apport excessif de vitamines liposolubles (A et D essentiellement) provoque une hypervitaminose, très toxique pour l'organisme, car l'excès de vitamines liposolubles ne peut être éliminé rapidement par les reins et est stocké dans le foie.

Ces vitamines ont été découvertes par le biochimiste polonais Kazimierz Funk qui, le premier, isola la vitamine B1 dans l'enveloppe de riz en 1912.