À température ambiante, l’hélium est un gaz monoatomique extrêmement léger, incolore, inodore et insipide. C’est le gaz le plus difficile à liquéfier et c’est une substance qui ne peut pas se solidifier sous la pression atmosphérique standard. Une fois liquéfié, lorsque sa température descend à 2,174 K, il présente des propriétés uniques telles qu'une tension superficielle extrêmement faible, une conductivité thermique exceptionnellement élevée et une viscosité négligeable. L'hélium liquide peut être utilisé pour atteindre des températures cryogéniques proches du zéro absolu.
Chimiquement, l’hélium est très inerte ; cependant, lorsqu'il est soumis à une décharge électrique à basse-pression, il émet une lueur jaune foncé. Généralement, il ne forme pas de composés chimiques ; pourtant, lorsqu'il est excité dans un tube à décharge basse-pression, il peut former de manière transitoire des ions et des molécules telles que He²⁺ et HeH. Dans des conditions ordinaires, il est extrêmement difficile pour l’hélium de réagir avec d’autres substances, mais dans des conditions spécifiques, il peut former des composés avec certains métaux. Lorsque la température de l'hélium liquide descend à 2,18 K, ses propriétés subissent une transformation soudaine et spectaculaire : sa viscosité devient pratiquement nulle-devenant un "superfluide" capable de s'écouler vers le haut le long des parois de son récipient-et sa conductivité thermique devient 800 fois supérieure à celle du cuivre, ce qui en fait un conducteur thermique exceptionnellement efficace ; de plus, sa capacité thermique spécifique, sa tension superficielle et sa compressibilité présentent toutes des comportements anormaux. Ce fluide extraordinaire est appelé Hélium Liquide II, tandis que l’état liquide normal est appelé Hélium Liquide I.
