Uterine leiomyomas affect 70 % of women of reproductive age, disturbing life quality of many of them due to its associated symptoms. Despite its high prevalence and the large amount of management options, there is no effective treatment for leiomyoma size reduction minimally invasive and without side effects. Although uterine leiomyoma pathogenesis is not fully understood, the relationship between Vitamin D deficiency and human uterine leiomyoma risk along with its antiproliferative effects on cancer, pointed to Vitamin D as a possible therapeutic option for uterine leiomyomas. In this regard, Vitamin D action have been widely studied in cancer cells, demonstrating that its anti-tumor effects imply mechanisms that are associated with G0/G1 cellular phase arrest, Wnt/β-Catenin pathway inhibition, and apoptosis induction. In uterine leiomyomas, although Vitamin D action have been evaluated in vitro using uterine leiomyoma cells lines, and in vivo using Eker rats or its derived cells, an in-depth study of the molecular mechanisms through which Vitamin D could act on human uterine leiomyoma primary cells (HULP) and tissues is still pending. Considering this, the main objective of our study was to evaluate the effect of Vitamin D treatment on HULP cells and tissues through molecular mechanisms involved in leiomyoma development, to test its potential as therapeutic option, considering the high inter-patient variability and resembling the physiological conditions of uterine leiomyomas. Our results revealed that an increased cell proliferation rate along with a deregulation of Wnt/β-Catenin pathway in leiomyoma tissue compared to adjacent myometrium could be a key piece in the development and growth of uterine leiomyoma, while apoptosis appears not to contribute. The in vitro study showed that Vitamin D exerts an antiproliferative action on HULP cells through cell growth arrest and Wnt/β-catenin pathway inhibition, but not through apoptosis regulation, suggesting Vitamin D as an effective therapy to stabilize leiomyoma size and prevent its growth. Subsequently, we aimed to corroborate the antiproliferative effects of Vitamin D in a xenograft mouse model. The in vivo study demonstrated that short-term Vitamin D treatment was able to maintain human leiomyoma xenografts size, while a prolonged treatment with Vitamin D significantly reduced leiomyoma size via the decrease of cell proliferation, the inhibition of extracellular matrix production throughout TGFβ signaling pathway, and the increase of apoptosis. We concluded that short-term Vitamin D treatment could be an effective therapy to prevent leiomyoma growth an stabilize its size, while Vitamin D treatment for an extended period could effectively reduce leiomyoma size without associated side effects. In summary, Vitamin D is an anti-proliferative, anti-fibrotic, and pro-apoptotic factor that may be useful as a safe, nonsurgical therapeutic treatment to reduce uterine leiomyoma size in women.Los miomas uterinos afectan al 70% de las mujeres en edad reproductiva, empeorando la calidad de vida de muchas de ellas debido a sus síntomas asociados. A pesar de su alta prevalencia no existe ninguna terapia efectiva para reducir el tamaño de éstos mínimamente invasiva y sin efectos secundarios. Aunque la patogénesis de los miomas no se conoce completamente, la correlación entre el déficit de Vitamina D (Vit D) y el riesgo de miomas uterinos, junto sus efectos antiproliferativos descritos en cáncer, apuntaron a la Vit D como una posible opción terapéutica para tratar los miomas uterinos. En este sentido, la acción de la Vit D ha sido ampliamente estudiada en cáncer, demostrando que su acción antitumoral implica mecanismos asociados con arresto del ciclo celular, inhibición de la ruta de señalización Wnt/β-Catenina e inducción de la apoptosis. En miomas uterinos, aunque la acción de la Vit D ha sido ampliamente evaluada in vitro usando líneas celulares, e in vivo usando el modelo de ratas Eker o sus células, no existe un estudio en profundidad sobre los mecanismos moleculares a través de los cuales actuaría la Vit D en células primarias de miomas humanos (CPMH) y tejidos. El principal objetivo de este estudio fue evaluar el efecto del tratamiento con Vit D en las CPMH y tejidos a través de los mecanismos moleculares implicados en el desarrollo de los miomas, para evaluar su potencial terapéutico considerando la gran variabilidad interpaciente y asemejando las condiciones fisiológicas de los miomas. Nuestros resultados mostraron que una elevada tasa de proliferación junto con la desregulación de la ruta Wnt/β-Catenina en los tejidos de mioma comparados con su miometrio adyacente podrían ser una pieza clave en el desarrollo y crecimiento de los miomas, mientras que la apoptosis no parece contribuir. El estudio in vitro mostró que la Vit D ejerce una acción antiproliferativa sobre las CPMH a través del arresto del ciclo celular y la inhibición de la ruta Wnt/β-Catenina, pero no a través de la regulación de la apoptosis, sugiriendo a la Vit D como una posible terapia para estabilizar el crecimiento de los miomas. A continuación, nos propusimos corroborar el efecto antiproliferativo de la Vit D en un modelo animal heterólogo. El estudio in vivo demostró que, a corto plazo la Vit D mantiene el tamaño de los miomas humanos implantados en el ratón, mientras que el a largo plazo lo disminuye significativamente a través de la disminución de la proliferación y formación de matriz vía la ruta TGFβ, así como el aumento en la apoptosis. En conclusión, el tratamiento con Vit D a corto plazo podría ser una terapia efectiva en la prevención del crecimiento de los miomas, mientras que a largo plazo podría disminuir su tamaño significativamente sin efectos secundarios. En resumen, la Vit D es un agente anti-proliferativo, anti-fibrótico y pro-apoptótico que podría ser un tratamiento seguro y no-quirúrgico para reducir el tamaño de los miomas uterinos en mujeres.