نظام الخلايا السرية هو عبارة عن طريقة لتنظيم مجموعة من البشر مثل مقاتلي المعارضة أو العملاء المتخفين أو الإرهابيين كي يقاوموا بشكل فعّال محاولة الاختراق من منظمات معادية لهم (مثل وكالات إنفاذ القانون).
في بنية الخلية، كل فرد في المجموعة الصغيرة داخل الخلية يعرف هويات بقية الأشخاص في خليته. ولهذا عندما يُقبض على فرد من الخلية ويُستجوب (أو يكون جاسوسًا متخفيًا داخل الخلية) لن يعرف هويات الأعضاء رفيعي المستوى داخل التنظيم.
يتراوح بنيان نظام الخلايا السرية بين التراتبية الصارمة إلى التنظيم الموزع جدًا، ويعتمد ذلك على أيديولوجية المجموعة ومنطقة عملها وتقنيات الاتصالات المتوفرة وطبيعة المهمة.
يُستخدم هذا النوع من البنيوية التنظيمية من قبل التنظيمات الإجرامية والعمليات المتخفية ووحدات الحرب غير التقليدية التي تقودها القوات الخاصة.