Τα κύτταρα φυσικών δολοφόνων (ή κύτταρα NK) είναι ένας τύπος λεμφοκυττάρων κρίσιμης σημασίας για το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα. Τα κύτταρα NK παρέχουν ταχεία απάντηση σε κύτταρα που έχουν μολυνθεί από ιούς ή σε βακτηριακά κύτταρα. Η απάντηση συμβαίνει περίπου 3 ημέρες μετά τη μόλυνση. Τα κύτταρα NK ανταποκρίνονται επίσης στη δημιουργία όγκων.
Τα κύτταρα NK είναι μοναδικά: έχουν την ικανότητα να αναγνωρίζουν τα κύτταρα που έχουν υποστεί στρες, χωρίς αντισώματα και το μείζον σύμπλεγμα ιστοσυμβατότητας (MHC). Αυτό επιτρέπει μια πολύ ταχύτερη ανοσολογική αντίδραση.
Σε πρώιμα πειράματα σε καρκινοπαθείς και ζώα, οι ερευνητές διαπίστωσαν αυτό που ονομάστηκε "φυσική" αντιδραστικότητα. Δηλαδή, ένας συγκεκριμένος πληθυσμός κυττάρων φαινόταν να μπορεί να σκοτώνει καρκινικά κύτταρα χωρίς προηγουμένως να έχει ευαισθητοποιηθεί σε αυτά. Στην αρχή πολλοί πίστευαν ότι οι παρατηρήσεις αυτές ήταν τεχνουργήματα. Ωστόσο, μέχρι το 1973, η "φυσική φονική" δραστηριότητα είχε διαπιστωθεί σε μια μεγάλη ποικιλία ειδών και προτάθηκε η ύπαρξη μιας ξεχωριστής σειράς κυττάρων με αυτή την ικανότητα.