При стайна температура хелият е изключително лек, едноатомен газ без цвят, мирис и вкус. Той е най-трудният за втечняване от всички газове и е вещество, което не може да се втвърди при стандартно атмосферно налягане. Веднъж втечнен, когато температурата му спадне до 2,174 K, той проявява уникални свойства като изключително ниско повърхностно напрежение, изключително висока топлопроводимост и незначителен вискозитет. Течният хелий може да се използва за постигане на криогенни температури, приближаващи се до абсолютната нула.
Химически хелият е силно инертен; обаче, когато е подложен на електрически разряд с ниско{0}}налягане, той излъчва наситено жълто сияние. Обикновено не образува химически съединения; но когато се възбуди в разрядна тръба с ниско{2}}налягане, той може временно да образува йони и молекули като He²⁺ и HeH. При обикновени условия е изключително трудно хелият да реагира с други вещества, въпреки че при определени условия той може да образува съединения с определени метали. Тъй като температурата на течния хелий пада до 2,18 K, свойствата му претърпяват внезапна, драматична трансформация: вискозитетът му става почти нулев -превръщайки се в „супертечност“, способна да тече нагоре по стените на своя контейнер-и топлопроводимостта му става 800 пъти по-голяма от тази на медта, което го прави изключително ефективен топлопроводник; освен това неговият специфичен топлинен капацитет, повърхностно напрежение и свиваемост показват аномално поведение. Тази необикновена течност е обозначена като течен хелий II, докато нормалното течно състояние се нарича течен хелий I.
