Są to chemiczne związki organiczne, substancje egzogenne tzn. takie, które są niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania organizmu żywego, ale muszą być dostarczone z pożywieniem, gdyż organizm sam nie potrafi ich wytworzyć). Biorą one udział w przemianach biochemicznych jako koenzymy, tj, substancje, których obecność warunkuje prawidłowe działanie enzymów, białek katalizujących procesy przemiany materii.

Nazwa pochodzi od łacińskich słów vita (życie) i amina – związek chemiczny zawierający grupę aminową. Odkrywcą witamin był polski biochemik Kazimierz Funk, który w 1912 roku wyizolował tiaminę i zaproponował dla związków tego typu nazwę witamina.
Witaminy z definicji są niezbędne człowiekowi do życia i muszą być dostarczone z zewnątrz. Z reguły tej wyłamuje się witamina D (kalcyferol), która produkowana jest przez komórki skóry pod wpływem promieni UV. Witaminy nie należą do typowych składników pokarmowych – pełnią funkcję regulacyjną.

Witaminy z punktu widzenia chemicznego należą do różnych grup związków organicznych, a jedynie ich znaczenie dla organizmów żywych pozwala opisywać je pod wspólną nazwą.
Witaminy dzieli się na dwie grupy:

1) rozpuszczalne w wodzie:
    - witamina B1 (tiamina)
    - witamina B2 (ryboflawina)
    - witamina B3 (niacyna, witamina PP, kwas nikotynowy, amid kwasu nikotynowego)
    - witamina B5 (kwas pantotenowy)
    - witamina B6 (pirydoksyna, pirydoksal,adermina)
    - witamina B7 (biotyna, witamina H)
    - witamina B9/B11/M (kwas foliowy, folacyna)
    - witamina B12 (kobalamina, cyjanokobalamina)
    - witamina C (kwas askorbinowy)
    - witamina P (mieszanina pochodnych flawonoidowych np. hesperydyna, rutyna)

2) rozpuszczalne w tłuszczach:
    - witamina A (retinol, beta-karoten nazywany Prowitaminą A)
    - witamina D (cholekalcyferol i pochodne)
    - witamina E (tokoferol)
    - witamina K (fitochinon, menadion).

Czasami za witaminę F uważa się zespół nienasyconych kwasów tłuszczowych, nie jest to jednak powszechnie zaakceptowany pogląd. Czasami do witamin zaliczana jest seria związków oznaczanych jako witaminy z grupy B np. inozytol (B8), cholina (B4), kwas orotowy (B13), kwas pangamowy (B15) co nie jest to jednak powszechnie przyjęte.

Dzienne zapotrzebowanie na witaminy jest niewielkie i liczone w miligramach (mg), a nawet w mikrogramach (μg).

Przedawkowanie, niedobór lub brak jakiejś z witamin, po wyczerpaniu zapasów organizmu, prowadzi do jednostek chorobowych, które nazywamy w zależności od zaawansowania hiperwitaminozą (przedawkowanie), hipowitaminozą (niedobór częściowy) lub awitaminozą (całkowity brak).

Prowitaminami nazywamy związki organiczne, które dopiero w organizmie zostają przekształcane w odpowiednią witaminę.