Se ha informado que el ejercicio de resistencia extenuante puede deprimir el sistema inmunológico e inducir inflamación y daño muscular. Por lo tanto, este estudio doble ciego y emparejado tuvo como objetivo investigar el impacto de la suplementación con vitamina D en la respuesta inmunitaria (recuentos de leucocitos, neutrófilos, linfocitos, CD4, CD8, CD19 y CD56), el perfil inflamatorio (TNF-alfa e IL-6), el daño muscular (niveles de CK y LDH), así como la capacidad aeróbica después del ejercicio de resistencia extenuante en 18 hombres sanos que tomaron 5000 UI de vitamina D (n = 9) o placebo (n = 9) diariamente durante 4 semanas. Se determinaron los recuentos totales y diferenciales de leucocitos en sangre, los niveles de citoquinas y los biomarcadores de daño muscular antes, inmediatamente después, y a las 2, 4 y 24 horas después del ejercicio. Los niveles de IL-6, CK y LDH fueron significativamente más bajos en el grupo de vitamina D a las 2, 4 y 24 horas después del ejercicio (p < 0.05). Las frecuencias cardíacas máximas y promedio durante el ejercicio también fueron significativamente más bajas (p < 0.05). En el grupo de vitamina D, la relación CD4/CD8 después de 4 semanas de suplementación fue significativamente más baja en el post-0 que en la línea base y significativamente más alta en el post-2 que en la línea base y en el post-0 (todas p < 0.05). En conjunto, la suplementación diaria de 5000 UI de vitamina D durante 4 semanas mostró efectos positivos en términos de aumento de los niveles de 25(OH)D en sangre, la relación CD4/CD8 (respuesta inmunitaria) y la capacidad aeróbica, mientras inhibía las citoquinas inflamatorias y CK y LDH (daño muscular) en personas que realizan ejercicio de resistencia extenuante.