Na sobnoj temperaturi, helij je izuzetno lagan, monoatomski plin bez boje, mirisa i okusa. Najteže ga je od svih plinova ukapiti i tvar je koja se ne može skrutiti pod standardnim atmosferskim tlakom. Nakon što se ukapi, kada mu temperatura padne na 2,174 K, pokazuje jedinstvena svojstva kao što su izuzetno niska površinska napetost, izuzetno visoka toplinska vodljivost i zanemariva viskoznost. Tekući helij može se koristiti za postizanje kriogenih temperatura koje se približavaju apsolutnoj nuli.
Kemijski je helij vrlo inertan; međutim, kada je podvrgnut -električnom pražnjenju niskog tlaka, emitira tamnožuti sjaj. Općenito, ne stvara kemijske spojeve; ipak, kada se pobudi unutar cijevi za pražnjenje niskog{2}}tlaka, može privremeno formirati ione i molekule kao što su He²⁺ i HeH. U normalnim uvjetima, heliju je izuzetno teško reagirati s drugim tvarima, iako u određenim uvjetima može tvoriti spojeve s određenim metalima. Kako temperatura tekućeg helija padne na 2,18 K, njegova svojstva prolaze kroz iznenadnu, dramatičnu transformaciju: njegova viskoznost postaje gotovo nula-postajući "supertekućina" sposobna teći prema gore uz stijenke svoje posude-a njegova toplinska vodljivost postaje 800 puta veća od one bakra, što ga čini iznimno učinkovitim toplinskim vodičem; nadalje, njegov specifični toplinski kapacitet, površinska napetost i kompresibilnost pokazuju nenormalno ponašanje. Ova izvanredna tekućina označena je kao tekući helij II, dok je normalno tekuće stanje označeno kao tekući helij I.
