Natural killer cellen (of NK-cellen) zijn een type lymfocyten dat van cruciaal belang is voor het aangeboren immuunsysteem. NK-cellen zorgen voor een snelle reactie op cellen die zijn geïnfecteerd met virussen, of op bacteriële cellen. De reactie vindt ongeveer 3 dagen na de infectie plaats. NK-cellen reageren ook op tumorvorming.

NK-cellen zijn uniek: zij hebben het vermogen om gestresste cellen te herkennen in afwezigheid van antilichamen en het major histocompatibility complex (MHC). Dit maakt een veel snellere immuunreactie mogelijk.

In vroege experimenten met kankerpatiënten en dieren vonden onderzoekers wat een "natuurlijke" reactiviteit werd genoemd. Dat wil zeggen dat een bepaalde populatie cellen in staat leek te zijn tumorcellen te doden zonder daarvoor eerst gesensibiliseerd te zijn. Aanvankelijk dachten velen dat deze waarnemingen artefacten waren. Tegen 1973 werd echter een "natuurlijke dodingsactiviteit" vastgesteld bij een grote verscheidenheid van soorten, en werd het bestaan van een afzonderlijke lijn van cellen met dit vermogen gesuggereerd.