A temperatura ambiente, l'elio è un gas monoatomico estremamente leggero, incolore, inodore e insapore. È il gas più difficile da liquefare ed è una sostanza che non può solidificarsi alla pressione atmosferica standard. Una volta liquefatto, quando la sua temperatura scende a 2.174 K, mostra proprietà uniche come tensione superficiale estremamente bassa, conduttività termica eccezionalmente elevata e viscosità trascurabile. L'elio liquido può essere utilizzato per raggiungere temperature criogeniche prossime allo zero assoluto.
Chimicamente, l'elio è altamente inerte; tuttavia, se sottoposto a una scarica elettrica a bassa-pressione, emette un bagliore giallo intenso. In genere non forma composti chimici; tuttavia, quando eccitato all'interno di un tubo di scarica a bassa-pressione, può formare temporaneamente ioni e molecole come He²⁺ e HeH. In condizioni normali, è estremamente difficile per l'elio reagire con altre sostanze, sebbene in condizioni specifiche possa formare composti con determinati metalli. Quando la temperatura dell'elio liquido scende a 2,18 K, le sue proprietà subiscono un'improvvisa, drammatica trasformazione: la sua viscosità diventa praticamente zero-diventando un "superfluido" capace di scorrere verso l'alto lungo le pareti del suo contenitore-e la sua conduttività termica diventa 800 volte maggiore di quella del rame, rendendolo un conduttore termico eccezionalmente efficiente; inoltre, la sua capacità termica specifica, la tensione superficiale e la comprimibilità mostrano tutti comportamenti anomali. Questo straordinario fluido è denominato Elio Liquido II, mentre il normale stato liquido è denominato Elio Liquido I.
