室温では、ヘリウムは非常に軽く、無色、無臭、無味の単原子気体です。すべての気体の中で最も液化しにくく、標準大気圧下では固化しない物質です。液化すると、その温度が 2.174 K まで低下すると、非常に低い表面張力、非常に高い熱伝導率、無視できるほどの粘度などの独特の特性を示します。液体ヘリウムを利用すると、絶対零度に近い極低温を達成できます。
化学的には、ヘリウムは非常に不活性です。ただし、低圧放電を受けると濃い黄色の輝きを放ちます。-一般に、それは化合物を形成しません。しかし、低圧放電管内で励起されると、He²⁺やHeHなどのイオンや分子が一時的に形成されることがあります。通常の条件下ではヘリウムは他の物質と反応することが非常に困難ですが、特定の条件下では特定の金属と化合物を形成することがあります。液体ヘリウムの温度が 2.18 K まで低下すると、その特性は突然、劇的な変化を遂げます。粘度は事実上ゼロになり、-容器の壁に沿って上向きに流れることができる「超流体」になり-、熱伝導率は銅の 800 倍となり、非常に効率的な熱伝導体となります。さらに、その比熱容量、表面張力、圧縮率はすべて異常な挙動を示します。この異常な流体は液体ヘリウム II と呼ばれ、通常の液体状態は液体ヘリウム I と呼ばれます。
