Een witte bloedcel die in het immuunsysteem van de mens de eerste verdediging vormt tegen vreemde indringers zoals tumoren, bacteriën en virussen. Natural killer cellen danken hun naam aan het feit dat zij niet te reageren op specifieke antigenen, maar dat ze van nature reageren op lichaamsvreemde "indringers".
De NK-cellen zoeken naar eiwitten die "Human Leukocyte Antigens" (HLA) genoemd worden en die zich op het oppervlak van cellen bevinden. Als de NK-cel de HLA-eiwitten als lichaamseigen herkent worden de cellen genegeerd. Als de NK-cellen de HLA-eiwitten als lichaamsvreemd beschouwen, zullen de NK-cellen giftige stoffen uitscheiden (toxines) die de vreemde cellen zullen doden.
HLA wordt uitgedrukt door middel van het "Major Histocompatibility Complex", een groep genen die zich op het zesde chromosoom bevinden. Het "Major Histocompatibility Complex" speelt een belangrijke rol in de acceptatie of afstoting van transplantaten. Als het HLA op een orgaan of in het beenmerg niet overeenkomt met het HLA op cellen in het eigen lichaam, zullen het orgaan of het beenmerg worden afstoten.
Een NK-cel gebruikt een aantal receptoren om informatie te verzamelen over de cellen waarmee het in contact komt. Gewoonlijk zal ten minste één specifieke receptor moeten worden geactiveerd voor de NK-cellen actie ondernemen.
NK-cellen kunnen kwaadaardig worden en een moeilijk te behandelen lymfoom vormen.