Die Erforschung der Vitamine verzeichnet in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts große Erfolge. Es gelang, die Struktur aller bis heute bekannten Vitamine (Vitamin A, D, E, K, B1, B2, B6, B12, Niacin, Folsäure, Pantothensäure, Biotin und Vitamin C) aufzudecken und auch Ihre Funktionen wurden besser erforscht. Der Begriff "Vitamin" stammt ebenso aus diesem Zeitraum und fand erstmals im Jahre 1911 durch Kasimir Funk Verwendung. In der seither verstrichenen Zeit gab es immer wieder Modifikationen der Definition von Vitaminen, die durch neuere Forschungsergebnisse erforderlich wurden. Heute versteht man unter diesem Begriff Substanzen, die bestimmte Funktionen im Körper einnehmen, aber nicht zu den Bauelementen der Zellen und Organe gehören wie etwa die Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße. Außerdem liefern die Vitamine dem Körper keine Energie und zählen in der Ernährungswissenschaft daher zu den Wirkstoffen (im Gegensatz zu den energieliefernden Nährstoffen). Trotz der einheitlichen Bezeichnung Vitamine, gehören diese Stoffe weder in eine gemeinsame chemische Gruppe, noch ähneln sie sich in ihren Funktionen. Im Gegenteil, so unterschiedlich, wie sie aufgebaut sind, so vielfältig sind auch ihre Funktionen. Gemeinsam haben sie allerdings die Essentialität für den Körper, das heißt, sie sind lebensnotwendig und können vom menschlichen Organismus nicht selber produziert werden. Einzige Ausnahmen davon sind Vitamin D und Niacin, aber auch nur zum Teil. Vitamin D kann der Körper in einer gewissen Menge in der Haut selber herstellen, sofern ausreichend Sonnenlicht und die dafür notwendigen Ausgangssubstanzen (Cholesterin) vorhanden sind. Niacin kann aus einer Aminosäure synthetisiert werden, die jedoch ebenfalls essentiell ist. Alle anderen Vitamine muss der Körper komplett aus der täglichen Nahrung bekommen, da der Körper zudem für die meisten Vitamine keine langfristigen Speichermöglichkeiten besitzt. Die Ausnahme in diesem Fall bildet Vitamin B12, das der Körper über mehrere Jahre hinweg speichern kann. Trotz ihrer Unterschiedlichkeit ist es möglich, die Vitamine in zwei Gruppen einzuteilen. Entscheidend für die Zugehörigkeit zu einer dieser beiden Gruppen ist die Löslichkeit der Vitamine. Es gibt wasserlösliche und fettlösliche Vitamine, die sich dadurch auch in ihrem Resorptionsweg im Körper unterscheiden. Die Gruppe der wasserlöslichen Vitamine besteht aus den Vitaminen B1, B2, B6, B12, Folsäure, Niacin, Pantothensäure, Biotin und Vitamin C. Zur Gruppe der fettlöslichen Vitaminen gehören die Vitamine A, D, E und K. Eine Resorption durch den Körper kann nur erfolgen, wenn neben den fettlösliche Vitaminen auch Fett vorhanden ist. Daher kommt die Empfehlung, zum Beispiel einem Glas Karottensaft auch ein wenig Öl zuzusetzen, um die Resorption des in den Karotten vorhandenen Carotins zu verbessern. Carotin gehört zu den so genannten Provitaminen. Das sind Vorstufen der eigentlichen Vitamine, die der Körper in die wirksamen Vitaminformen umwandeln kann. So tragen die Provitamine einen erheblichen Teil zur täglichen Vitaminversorgung bei.
Ein entscheidender Punkt für die tägliche Vitaminversorgung ist die Empfindlichkeit der Vitamine gegenüber äußeren Einflüssen. Auswirkungen auf die Beständigkeit haben Sauerstoff, Tageslicht, UV-Licht, Hitze und ob die Vitamine in einer sauren oder alkalischen Lösung vorliegen. Zum Beispiel beeinträchtigt UV-Licht alle Vitamine außer Niacin und Pantothensäure. Das führt dazu, dass Kochverluste den Vitamingehalt der Lebensmittel um bis zu 90 Prozent reduzieren können, verglichen mit der frischen Ware.
Vitamine haben die Eigenschaft, sich in ihren Wirkungen zu verstärken, wenn sie in bestimmten Kombinationen vorhanden sind. Das nennt man einen synergistischen Effekt, der zum Beispiel zwischen den Vitaminen E und Folsäure vorhanden ist.
Die Nomenklatur der Vitamine ist sehr uneinheitlich. In manchen Fällen unterscheidet ein Zahlenindex verschiedene Vitamine, zum Beispiel die B-Vitamine, an anderer Stelle sind mit den Zahlen aber nur unterschiedliche Formen des gleichen Vitamins gemeint, zum Beispiel K1, K2, K3. Außerdem gibt es für ein Vitamin meist mehrere Bezeichnungen, die zum Einsatz kommen können. Aus diesem Grund zeigt die folgende Tabelle welche Vitamine unter welcher Bezeichnung auftreten können.