วิตามิน หรือ ไวตามิน เป็นสารประกอบอินทรีย์ซึ่งเป็นสารอาหารสำคัญที่สิ่งมีชีวิตต้องการในปริมาณเล็กน้อย เรียกสารประกอบเคมีอินทรีย์ (หรือชุดสารประกอบที่สัมพันธ์กัน) ว่า วิตามิน ต่อเมื่อสิ่งมีชีวิตไม่สามารถสังเคราะห์สารนั้นได้ในปริมาณเพียงพอ และต้องได้รับจากอาหาร ฉะนั้น คำว่า "วิตามิน" จึงขึ้นอยู่กับทั้งสภาวะแวดล้อมและสิ่งมีชีวิตหนึ่ง ๆ ตัวอย่างเช่น กรดแอสคอร์บิก (วิตามินซี) ถือเป็นวิตามินสำหรับมนุษย์ แต่ไม่ถือเป็นวิตามินสำหรับสัตว์อื่นส่วนใหญ่ การเสริมวิตามินสำคัญรักษาปัญหาสุขภาพบางอย่าง แต่มีหลักฐานประโยชน์การใช้ในผู้มีสุขภาพดีน้อย
ตามธรรมเนียม คำว่า วิตามิน ไม่รวมสารอาหารสำคัญอื่น เช่น แร่ธาตุ กรดไขมันจำเป็น หรือกรดอะมิโนจำเป็น (ซึ่งร่างกายต้องการสารเหล่านี้ในปริมาณมากกว่าวิตามินมาก) หรือสารอาหารอื่นอีกมากที่ส่งเสริมสุขภาพแต่ต้องการไม่บ่อย ในปัจจุบัน ระดับสากลรับรองวิตามินอย่างสากลสิบสามชนิด วิตามินจำแนกโดยกัมมันตภาพทางชีวภาพและเคมี ไม่ใช่โครงสร้าง ฉะนั้น วิตามินแต่ละชนิดจึงหมายถึงสารประกอบวิตาเมอร์ (vitamer) ซึ่งล้วนแสดงกัมมันตภาพทางชีวภาพที่สัมพันธ์กับวิตามินหนึ่ง ๆ ชุดสารเคมีดังกล่าวจัดกลุ่มตามชื่อวิตามิน "ระบุทั่วไป" เรียงตามอันดับอักษร เช่น "วิตามินเอ" ซึงรวมสารประกอบเรตินัล เรตินอล และแคโรทีนอยด์ที่ทราบกันอีกสี่ชนิด วิตาเมอร์ตามนิยามสามารถเปลี่ยนเป็นรูปกัมมันต์ของวิตามินในร่างกายได้ และบางครั้งสามารถเปลี่ยนเป็นวิตาเมอร์อีกชนิดหนึ่งได้เช่นกัน
วิตามินมีหน้าที่ทางชีวเคมีหลากหลาย วิตามินบางตัวมีหน้าที่คล้ายฮอร์โมนเป็นตัวควบคุมเมแทบอลิซึมของแร่ธาตุ (เช่น วิตามินดี) บางตัวควบคุมการเจริญและการเปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่เฉพาะของเซลล์และเนื้อเยื่อ เช่น วิตามินเอบางรูป หน้าที่อื่นของวิตามิน เช่น เป็นสารต้านอนุมูลอิสระ (เช่น วิตามินอีและวิตามินซีในบางครั้ง) วิตามินจำนวนมากที่สุด วิตามินบีคอมเพลกซ์ มีหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของโคแฟกเตอร์เอนไซม์ ซึ่งช่วยเอนไซม์ทำงานเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในเมแทบอลิซึม ในบทบาทนี้ วิตามินอาจสัมพันธ์ใกล้ชิดกับเอนไซม์ที่เป็นส่วนหนึ่งของหมู่พรอสเธติก (prosthetic group) ตัวอย่างเช่น ไบโอตินเป็นส่วนของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างกรดไขมัน วิตามินยังอาจสัมพันธ์ใกล้ชิดน้อยกว่ากับตัวเร่งปฏิกิริยาเอนไซม์ คือ โคเอนไซม์ ซึ่งเป็นโมเลกุลจับได้ซึ่งมีหน้าที่นำหมู่เคมีหรืออิเล็กตรอนระหว่างโมเลกุลต่าง ๆ ตัวอย่างเช่น กรดโฟลิกอาจนำหมู่เมทิล ฟอร์มิล และเมทีลินในเซลล์ แม้ว่าบทบาทเหล่านี้ในการสนับสนุนปฏิกิริยาเอนไซม์-สารตั้งต้นจะเป็นหน้าที่ของวิตามินซึ่งทราบกันดีที่สุด ทว่า หน้าที่อื่นของวิตามินก็สำคัญไม่ยิ่งหย่อนไปกว่ากัน
เมื่อกลางคริสต์ทศวรรษ 1930 มีเม็ดเสริมอาหารวิตามินบีคอมเพลกซ์ที่สกัดจากยีสต์และวิตามินซีกึ่งสังเคราะห์เชิงพาณิชย์วางขายเป็นครั้งแรก ก่อนหน้านั้น วิตามินได้รับจากอาหารเพียงทางเดียว และปกติการเปลี่ยนอาหาร (ตัวอย่างเช่น ที่อาจเกิดขึ้นระหว่างฤดูเพาะปลูกหนึ่ง ๆ) เปลี่ยนชนิดและปริมาณวิตามินที่ได้รับอย่างมาก ทว่า ตั้งแต่กลางคริสต์ศตวรรษที่ 20 เป็นต้นมา มีการผลิตวิตามินเป็นสารเคมีโภคภัณฑ์และมีเป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารและสารปรุงแต่งวิตามินรวมทั้งกึ่งสังคราะห์และสังเคราะห์ราคาไม่แพงอย่างแพร่หลาย
