เซลล์เพชฌฆาตหรือเซลล์เม็ดเลือดขาวขนาดใหญ่ที่มีส่วนของนิวเคลียสเป็น วงกลมหรือวงรี (Large granular lymphocyte) สามารถพบได้ประมาณร้อยละ 5 ถึง 20 ของปริมาณเม็ดเลือดขาวทั้งหมดในระบบไหลเวียน เซลล์เพชฌฆาตมีบทบาทสำคัญในระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดหรือระบบภูมิคุ้มกันแบบไม่จำเพาะ (Innate immune system) ที่สามารถ ทำลายสิ่งแปลกปลอม เช่น เซลล์ที่ติดเชื้อก่อโรค (Infected cell) และ เซลล์มะเร็ง (Cancer cell) ได้ทันทีและรวดเร็วปราศจากการกระตุ้นโดยเซลล์ภูมิคุ้มกันอื่น ๆ และสามารถแยกแยะเซลล์แปลกปลอมออกจากเซลล์ปกติได้เป็นอย่างดีผ่านกลไกการทำงานของหน่วยรับความรู้สึก (Receptor) ที่ผิวเซลล์ หน่วยรับความรู้สึกหลักที่เซลล์ปกติมีอยู่บนผิวเซลล์คือ Major histocompatibility complex class I ซึ่งหน่วยรับความรู้สึกนี้จะไม่แสดงออกในเซลล์แปลกปลอม เซลล์เพชฌฆาตจึงไม่ทำลายเซลล์ปกติแต่จะทำลายเฉพาะเซลล์แปลกปลอมเท่านั้น มีงานวิจัยพบว่าประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์เพชฌฆาต (Natural cytotoxicity) ที่ลดลงมีความสัมพันธ์ต่อการเกิดมะเร็งอย่างมีนัยสำคัญ

เซลล์เพชฌฆาตที่พบในร่างกายสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่มย่อย โดยอาศัย การแสดงออกของกลุ่มโมเลกุลบนผิวเซลล์ (Cluster of differentiation, CD) ได้แก่ CD56 และ CD16 ซึ่งเซลล์ เพชฌฆาตที่มีการแสดงออกของ CD56 ต่ำ (CD56^dim) และ CD16 สูง (CD16^bright) สามารถพบได้ราว 90% ของเซลล์เพชฌฆาตทั้งหมด ในขณะที่เซลล์เพชฌฆาตที่มีการแสดงออกของ CD56 สูง (CD56^bright) และ CD16 ต่ำ (CD16^dim) สามารถพบได้เพียง 10% เท่านั้น แม้ว่าเซลล์เพชฌฆาตทั้งสองกลุ่มมีบทบาทสำคัญในการกำจัดเซลล์แปลกปลอมเช่นเดียวกัน แต่ขีดความสามารถในการทำงานจะแตกต่างกันออกไป เช่น เซลล์ เพชฌฆาต CD56^dim/CD16^bright จะทำหน้าที่หลักในการกำจัดเซลล์แปลกปลอมด้วยกลไก Natural cytotoxicity ในขณะที่เซลล์เพชฌฆาต CD56^bright/CD16^dim จะทำหน้าที่หลักในการสร้างและหลั่งไซโตไคน์ (Cytokine) ที่เป็นกลุ่มโปรตีนส่งสัญญาณระหว่างเซลล์เพื่อเรียกให้เซลล์ภูมิคุ้มกันอื่น ๆ มาช่วยกันกำจัดเซลล์แปลกปลอม ไซโตไคน์อาจหมายรวมถึง Interferon-γ (IFN-γ) และ Tumor necrosis factor-α (TNF-α) เป็นต้น