Les cellules tueuses naturelles ou cellules NK font partie des lymphocytes cytotoxiques et constituent un élément important du système immunitaire inné. Les cellules NK jouent un rôle similaire à celui des cellules T cytotoxiques dans la réponse immunitaire adaptative. Les cellules NK réagissent rapidement aux cellules infectées par un virus. Le temps de réponse est d'environ 3 jours après l'infection. Les cellules NK peuvent également reconnaître et approcher la formation de tumeurs et sont uniques dans leur capacité à identifier les cellules stressées même en l'absence d'anticorps et de molécules du CMH. Cela permet une réponse immunitaire rapide. Elles ont été appelées "tueurs naturels" parce qu'elles n'ont pas besoin d'être activées pour tuer les cellules dépourvues de marqueurs du CMH de classe 1. C'est ce qui rend la cellule NK si importante, car les cellules nocives dépourvues de marqueurs du CMH I ne peuvent pas être reconnues et détruites par d'autres cellules immunitaires, telles que les lymphocytes T. Contrairement aux cellules NKT (CD3+56+), les cellules NK n'expriment ni les récepteurs d'antigènes des cellules T (TCR) ni le marqueur pan-T CD3. Elles expriment généralement les marqueurs de surface CD16 (FcγRIII) et CD56 I chez l'homme et NK1.1 ou NK1.2 chez la souris.