W przeciwnowotworowych terapiach adoptywnych znajdują też coraz szersze zastosowanie komórki NK. Stanowią one 5-15% limfocytów krwi i charakteryzują się unikalną zdolnością do spontanicznego rozpoznawania i zabijania komórek nowotworowych. Komórki NK uczestniczą zarówno w odpowiedzi przeciwbakteryjnej, przeciwwirusowej oraz w procesie nadzoru immunologicznego nowotworów.  Przewagą terapii z zastosowaniem komórek NK nad limfocytami T jest brak ryzyka rozwoju choroby przeszczep przeciwko gospodarzowi (GvHD) oraz brak konieczności doboru HLA dawcy i biorcy. Ponadto, rozpoznawanie komórek nowotworowych na podstawie integracji wielu sygnałów i cząsteczek powierzchniowych, zmniejsza ryzyko ucieczki nowotworu spod kontroli zależnej od komórek NK. Inną niewątpliwą zaletą komórek NK jest ich unikalna zdolność do preferencyjnego rozpoznawania oraz cytotoksyczności względem komórek macierzystych nowotworu, będących przyczyną nawrotów oraz oporności na stosowane w klinice chemioterapie. Badania kliniczne z zastosowaniem komórek NK w terapii chorób nowotworowych wykazały się dobrym profilem bezpieczeństwa, małą liczbą działań niepożądanych oraz skutecznością, szczególnie w terapii ostrej białaczki szpikowej (AML), pozostając jednak nieskuteczne w leczeniu guzów litych odpowiadających za ponad 90% zgonów związanych z nowotworami złośliwymi. To właśnie w terapii tych najczęściej występujących nowotworów istnieje największe zapotrzebowanie na nowe i skuteczne formy leczenia. Śmiertelność chorych z powodu raka płuca, piersi czy okrężnicy przewyższa tę związaną ze wszystkimi znanymi nowotworami hematologicznymi. Jedną z przyczyn niepowodzenia leczenia guzów litych terapiami adoptywnymi jest brak migracji przetaczanych komórek w obszar guza nowotworowego. Udowodniono, że odpowiednie nakierowanie komórek układu odpornościowego zwiększa naciek limfocytarny ponad 10-krotnie, co poprawia rokowanie chorych poprzez nasilenie odpowiedzi przeciwnowotworowej.