Трансцеллюлярный путь, который встречается только в 12-перстной кишке, проходит в 3 этапа. Сначала ион кальция проникает в клетку кишечника (энтероцит) сквозь апикальную мембрану (ту часть клеточной стенки, которая обращена в сторону просвета кишечника) через специальный кальциевый канал и, возможно путем
эндоцитоза. В энтероците ионы кальция связываются с белком кальбиндином и захватываются некоторыми клеточными органеллами, такими как эндоплазматический ретикулюм. Это обеспечивает поддержание необходимого градиента концентраций кальция между полостью кишечника (где его много) и энтероцитом (где его мало в свободной форме, т.к. он либо связан с кальбиндином, либо поглощен клеточными органеллами), необходимого для его движения в клетку (из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией, т.е. по градиенту). На третьем этапе кальций, освобожденный от связи с кальбиндином и вышедший из эндоплазматического ретикулюма, покидает клетку сквозь базолатеральную мембрану через кальциевый насос (кальциевую АТФазу), активно выкачивающий кальций из клетки с затратой энергии, и через натрий-кальциевый обменник, выпускающий из клетки 1 ион кальция взамен на 3 иона натрия.
Все три этапа трансцеллюлярного всасывания кальция 12-перстной кишке стимулируются витамином Д (синтез кальциевых каналов апикальной мембраны, синтез кальбиндина, кальциевых насосов и натрий-кальциевых обменников базолатеральной мембраны).