NK細(xì)胞可通過多種途徑被活化，包括膜表面的CD2、CD3分子和多種細(xì)胞因子。
1.通過CD3分子的ζ鏈 NK細(xì)胞不表達(dá)TCR/CD3復(fù)合物，但部分NK細(xì)胞表達(dá)CD3ζ鏈，當(dāng)用CD16抗體刺激NK細(xì)胞活化時，ζ鏈發(fā)生酪氨酸磷酸化，引起胞漿內(nèi)Ca2+濃度升高，IP3水平增加，促進(jìn)細(xì)胞因子合成和ADCC作用。
2.通過CD2分子 CD2與CD58相互作用或用CD2 McAb刺激可活化NK細(xì)胞，CD3ζ鏈發(fā)生酪氨酸磷酸化。
3.自然殺細(xì)胞刺激因子 自然殺傷細(xì)胞刺激因子（natrual killer cell stimulatory factor ,NKSF)對NK細(xì)胞有刺激作用。
IL-2、IL-12、IFN-α、TNF-α以及白細(xì)胞調(diào)節(jié)素（liukoregulin,LR)對NK細(xì)胞的活化和分化有正調(diào)節(jié)作用，體外培養(yǎng)時加入上述細(xì)胞因子可明顯提高NK的殺傷活性。前列腺素（PG)E1、E2、D2和腎上腺皮質(zhì)激素等對NK細(xì)胞的活性有抑制作用。
NK細(xì)胞表面具有IL-2中親和性受體，IL-2誘導(dǎo)NK的殺傷活性約需18-24小時，此外，IL-2還可誘導(dǎo)NK細(xì)胞的增殖，一般在刺激后3-4天開始發(fā)生增殖，其機(jī)理為IL-2可誘導(dǎo)NK細(xì)胞表達(dá)IL-2Rα鏈，新表達(dá)的α鏈與原先細(xì)胞表面的β鏈和γ鏈結(jié)合形成高親和性受體，在IL-2存在下刺激NK細(xì)胞發(fā)生增殖。IL-2誘導(dǎo)NK細(xì)胞的活性機(jī)理尚不清楚，可能與增加細(xì)胞粘附分子的表達(dá)，提高對NK抵抗靶細(xì)胞的殺傷活性的關(guān)，還可能增加NK細(xì)胞胞漿中的顆粒以及絲氨酸酯酶mRN的表達(dá)，活化和促進(jìn)殺傷介質(zhì)的殺作用。
