IL-2可促進NK細胞的增殖,維持NK細胞長期生長。腫瘤病人經IL-2治療后,血中NK細胞數量明顯增加。IL-2在體內、外都能增強NK細胞活性。在體外,IL-2于短時間內就可使NK細胞活性增強。腫瘤病人經IL-2治療后NK細胞活性變明顯增強,且有累積效應,即隨著IL-2劑量的增加和療程的延長,NK細胞活性亦因之不斷增強,IL-2并能矯正NK細胞活性低下狀態,使之恢復正常或超過正常。白血病病人外周血單核細胞（PBMC,其中10%是NK細胞）,經IL-2培養后具明顯的細胞毒作用,以此輸回給病人治療白血病。IL-2還能促進NK細胞分泌IFN-γ,增加其表達IL-2R+亞基等。