脂溶性维生素指的是不溶于水而溶于脂肪及有机溶剂的维生素，它的化学本质是长的碳氢链或稠环组成的聚戊二烯化合物，它的极性基团是高度疏水的。由于一些脂溶性维生素是辅酶的前体，它们不用进行化学修饰就可以被生物体利用所以能够被动物贮存。

脂溶性维生素包括维生素A、维生素D、维生素E、维生素K。维生素A分为A1和A2两种，A1是视黄醇，A2是3-脱氢视黄醇，活性部分是A1。维生素A与视觉相关，缺乏可以导致暗视觉障碍。对于维生素A的研究会比较困难，是因为缺乏维生素A的动物极易感染。维生素A 可促进细胞的增殖和生长，保护各器官上皮组织结构的完整和健康，维持正常视力。维生素D 是类固醇衍生物，含环戊烷多氢菲结构。维生素D可以直接摄取，也可由维生素D原经紫外线照射转化。维生素E是含有一个6-羟色环和一个16烷侧链，共有8种其色环的取代基不同。它是一种有效的抗氧化剂，对维生素A具有保护作用，参与脂肪的代谢，维持内分泌的正常机能。维生素E很少缺乏，毒性也较低。早产儿缺乏会产生溶血性贫血，成人缺乏会导致红细胞寿命短，但是不致贫血。维生素K是维持血液正常凝固所必须的物质，分为K1、K2两种。维生素K参与蛋白质谷氨酸残基的γ-羧化，缺乏维生素K时常有出血倾向。新生儿、长期服用抗生素或吸收障碍可引起缺乏。

脂溶性维生素主要贮存于肝脏部位，所以在摄入过量会引起中毒。在临床应用上，脂溶性维生素常被用来脂溶性维生素注射液。