Resumo Fundamento Estudos prévios têm sido inconsistentes em demonstrar efeitos cardiovasculares benéficos da suplementação de vitamina D. Objetivo Avaliar efeitos da suplementação de vitamina D3 sobre parâmetros hemodinâmicos centrais e atividade autonômica em indivíduos obesos/sobrepeso e baixos níveis de vitamina D (<30ng/dl). Métodos Ensaio clínico prospectivo, randomizado, duplo-cego (NCT 05689632), adultos 40-65 anos com índice de massa corporal ≥25<40 kg/m2. Hemodinâmica central avaliada por método oscilométrico (Mobil-O-Graph®), variabilidade da frequência cardíaca utilizando frequencímetro Polar (software Kubios®). Os pacientes (n=53) receberam placebo no grupo controle (CO, n=25) ou vitamina D3 (VD, n=28) 7000 UI/dia, avaliados antes (S0) e após 8 semanas (S8) com nível de significância de 0,05. Resultados Os grupos foram homogêneos na idade (51±6 vs. 52±6 anos, p=0,509) e níveis de vitamina D (22,8±4,9 vs. 21,7±4,5ng/ml, p=0,590). Na S8, o grupo VD apresentou níveis significativamente maiores de vitamina D (22,5 vs. 35,6ng/ml, p<0,001). Apenas o grupo VD mostrou redução significativa da pressão arterial sistólica (PAS; 123±15 vs. 119±14mmHg, p=0,019) e fosfatase alcalina (213±55 vs. 202±55mg/dl, p=0,012). O grupo CO mostrou elevação da pressão de aumento (AP: 9 vs. 12mmHg, p=0,028) e do índice de incremento (Aix: 26 vs. 35%, p=0,020), o que não foi observado no grupo VD (AP: 8 vs. 8mmHg, Aix: 26 vs. 25%, p>0,05). Grupo VD apresentou aumento no índice do sistema nervoso (iSN) parassimpático (-0,64±0,94 vs. -0,16±1,10, p=0,028) e no intervalo R-R (866±138 vs. 924±161ms, p=0,026). Conclusão Nesta amostra, a suplementação diária de vitamina D durante oito semanas resultou em melhora dos níveis pressóricos, parâmetros hemodinâmicos centrais e do equilíbrio autonômico.