Bij kamertemperatuur is helium een extreem licht, kleurloos, geurloos en smaakloos mono-atomair gas. Het is het moeilijkste van alle gassen om vloeibaar te maken en het is een stof die niet kan stollen onder standaard atmosferische druk. Eenmaal vloeibaar gemaakt, vertoont het, wanneer de temperatuur daalt tot 2,174 K, unieke eigenschappen zoals extreem lage oppervlaktespanning, uitzonderlijk hoge thermische geleidbaarheid en verwaarloosbare viscositeit. Vloeibaar helium kan worden gebruikt om cryogene temperaturen te bereiken die het absolute nulpunt naderen.
Chemisch gezien is helium zeer inert; Wanneer het echter wordt blootgesteld aan een elektrische ontlading bij lage- druk, straalt het een diepgele gloed uit. Over het algemeen vormt het geen chemische verbindingen; toch kan het, wanneer het wordt geëxciteerd in een lage-ontladingsbuis, tijdelijk ionen en moleculen vormen, zoals He²⁺ en HeH. Onder normale omstandigheden is het voor helium uiterst moeilijk om met andere stoffen te reageren, hoewel het onder specifieke omstandigheden verbindingen met bepaalde metalen kan vormen. Terwijl de temperatuur van vloeibaar helium daalt tot 2,18 K, ondergaan de eigenschappen ervan een plotselinge, dramatische transformatie: de viscositeit wordt vrijwel nul-en wordt een 'superfluïde' die langs de wanden van de houder naar boven kan stromen-en de thermische geleidbaarheid wordt 800 keer groter dan die van koper, waardoor het een uitzonderlijk efficiënte thermische geleider wordt; bovendien vertonen de specifieke warmtecapaciteit, oppervlaktespanning en samendrukbaarheid ervan allemaal abnormaal gedrag. Deze buitengewone vloeistof wordt Liquid Helium II genoemd, terwijl de normale vloeibare toestand Liquid Helium I wordt genoemd.
