На собној температури, хелијум је изузетно лаган моноатомски гас без боје, мириса и укуса. То је најтежи од свих гасова за течност и је супстанца која се не може очврснути под стандардним атмосферским притиском. Једном утечен, пошто му температура падне на 2,174 К, показује јединствена својства као што су изузетно ниска површинска напетост, изузетно висока топлотна проводљивост и занемарљив вискозитет. Течни хелијум се може користити за постизање криогених температура које се приближавају апсолутној нули.
Хемијски, хелијум је веома инертан; међутим, када је подвргнут електричном пражњењу ниског{0}}притиска, емитује тамно жути сјај. Генерално, не формира хемијска једињења; ипак, када је побуђен унутар цеви за пражњење ниског-притиска, може привремено да формира јоне и молекуле као што су Хе²⁺ и ХеХ. У нормалним условима, хелијум је изузетно тешко да реагује са другим супстанцама, али под одређеним условима може да формира једињења са одређеним металима. Како температура течног хелијума пада на 2,18 К, његова својства пролазе кроз изненадну, драматичну трансформацију: његов вискозитет постаје скоро нула-постаје "суперфлуид" способан да тече нагоре дуж зидова свог контејнера-и његова топлотна проводљивост постаје 800 пута већа од топлотне проводљивости бакра, што чини изузетком; штавише, његов специфични топлотни капацитет, површински напон и компресибилност показују аномално понашање. Ова изузетна течност је означена као течни хелијум ИИ, док се нормално течно стање назива течним хелијумом И.
