本发明公开了一种增强型抗肿瘤NK细胞及其制备方法和应用。该抗肿瘤NK细胞为经双重靶向嵌合受体改造的NK细胞；所述的双重靶向嵌合受体由PD‑1胞外段、NKG2D全长段，以及共刺激分子41BB胞内段组成。本发明所述的抗肿瘤NK细胞，采用双重靶向嵌合受体对NK细胞进行改造，能够提高NK细胞的抗肿瘤治疗效果，实现对实体瘤的特异性识别和杀伤，并且不会引起机体过激的免疫应答反应。