Ở nhiệt độ phòng, helium là một loại khí đơn nguyên tử cực kỳ nhẹ, không màu, không mùi và không vị. Đây là loại khí khó hóa lỏng nhất và là chất không thể hóa rắn dưới áp suất khí quyển tiêu chuẩn. Sau khi hóa lỏng, khi nhiệt độ của nó giảm xuống 2,174 K, nó thể hiện các đặc tính độc đáo như sức căng bề mặt cực thấp, độ dẫn nhiệt đặc biệt cao và độ nhớt không đáng kể. Helium lỏng có thể được sử dụng để đạt được nhiệt độ đông lạnh gần đến độ không tuyệt đối.
Về mặt hóa học, heli có tính trơ cao; tuy nhiên, khi bị phóng điện ở áp suất thấp,{0}}nó sẽ phát ra ánh sáng màu vàng đậm. Nói chung, nó không tạo thành các hợp chất hóa học; tuy nhiên, khi bị kích thích trong ống phóng áp-áp suất thấp, nó có thể tạm thời tạo thành các ion và phân tử như He²⁺ và HeH. Trong điều kiện bình thường, helium cực kỳ khó phản ứng với các chất khác, mặc dù trong những điều kiện cụ thể, nó có thể tạo thành hợp chất với một số kim loại. Khi nhiệt độ của heli lỏng giảm xuống 2,18 K, các đặc tính của nó trải qua một sự biến đổi đột ngột và mạnh mẽ: độ nhớt của nó gần như bằng 0-trở thành "siêu lỏng" có khả năng chảy lên dọc theo thành bình chứa nó-và độ dẫn nhiệt của nó lớn hơn 800 lần so với đồng, khiến nó trở thành một chất dẫn nhiệt đặc biệt hiệu quả; hơn nữa, nhiệt dung riêng, sức căng bề mặt và khả năng nén của nó đều thể hiện những hành vi bất thường. Chất lỏng đặc biệt này được gọi là Helium lỏng II, trong khi trạng thái lỏng bình thường được gọi là Helium lỏng I.
