A temperatura ambiente, el helio es un gas monoatómico extremadamente ligero, incoloro, inodoro e insípido. Es el más difícil de todos los gases de licuar y es una sustancia que no puede solidificarse bajo la presión atmosférica estándar. Una vez licuado, cuando su temperatura desciende a 2,174 K, exhibe propiedades únicas como una tensión superficial extremadamente baja, una conductividad térmica excepcionalmente alta y una viscosidad insignificante. El helio líquido se puede utilizar para alcanzar temperaturas criogénicas cercanas al cero absoluto.
Químicamente, el helio es muy inerte; sin embargo, cuando se somete a una descarga eléctrica de baja-presión, emite un brillo amarillo intenso. Generalmente no forma compuestos químicos; sin embargo, cuando se excita dentro de un tubo de descarga de baja-presión, puede formar transitoriamente iones y moléculas como He²⁺ y HeH. En condiciones normales, al helio le resulta extremadamente difícil reaccionar con otras sustancias, aunque en condiciones específicas puede formar compuestos con ciertos metales. A medida que la temperatura del helio líquido desciende a 2,18 K, sus propiedades sufren una transformación repentina y dramática: su viscosidad se vuelve prácticamente cero-convirtiéndose en un "superfluido" capaz de fluir hacia arriba a lo largo de las paredes de su recipiente-y su conductividad térmica se vuelve 800 veces mayor que la del cobre, lo que lo convierte en un conductor térmico excepcionalmente eficiente; además, su capacidad calorífica específica, tensión superficial y compresibilidad exhiben comportamientos anómalos. Este fluido extraordinario se denomina helio líquido II, mientras que el estado líquido normal se denomina helio líquido I.
