NK세포는 선천적인 면역을 담당하는 혈액 속 백혈구의 일종으로, 간과 골수에서 성숙한다. '자연살해세포'라고도 한다. 

바이러스에 감염된 세포나 암세포를 직접 공격해 없애는 것이 NK세포의 주 기능이다. 바이러스에 감염된 세포나 암세포는 다른 세포와 달리 세포 표면에 특정단백질(MHC Class I)이 적어지는 것 등의 이상이 생기는데, NK세포는 이 이상을 감지해 바이러스에 감염된 세포나 암세포를 인지한다고 알려져 있다. NK세포가 바이러스에 감염된 세포나 암세포를 공격할 때는 퍼포린(perforin)을 분비해 감염 세포나 암세포의 세포막에 구멍을 내고, 여기에 그랜자임(granzyme)을 내어 이 세포들을 사멸시킨다. 이밖에 다른 면역세포의 증식을 유도하는 등의 역할을 하는 면역반응을 일으키는 물질인 케모카인(chemokine)과 사이토카인(cytokine)을 분비할 수도 있다. 

특히 NK세포가 암세포를 공격해 암세포의 발생과 증식, 전이를 막는다는 것 외에도 암이 재발하는데 가장 중요한 역할을 하는 암 줄기세포를 효과적으로 제어할 수 있다는 것이 밝혀지며 학계에서는 이 NK세포를 이용한 항암치료를 계속 연구하고 있다. 연구결과 NK세포의 항암활성에 중요한 활성화 수용체인 NKG2D, 2B4 등을 발견했다. 또 세포의 MHC class I 유전형이 같은 동종조혈줄기세포를 이식해 백혈병과 다발성골수종 등을 치료하려는 시도가 이루어지고 있고, NK세포를 활성화시키는 사이토카인을 주입해 항암활성을 일으키는 연구도 진행 중이다.