Helyum, oda sıcaklığında son derece hafif, renksiz, kokusuz ve tatsız tek atomlu bir gazdır. Tüm gazlar arasında sıvılaştırılması en zor olanıdır ve standart atmosfer basıncı altında katılaşamayan bir maddedir. Sıvılaştırıldıktan sonra sıcaklığı 2,174 K'ye düştüğünde son derece düşük yüzey gerilimi, olağanüstü yüksek termal iletkenlik ve ihmal edilebilir viskozite gibi benzersiz özellikler sergiler. Mutlak sıfıra yaklaşan kriyojenik sıcaklıklara ulaşmak için sıvı helyum kullanılabilir.
Helyum kimyasal olarak oldukça inerttir; ancak düşük-basınçlı bir elektrik deşarjına maruz kaldığında koyu sarı bir parıltı yayar. Genellikle kimyasal bileşik oluşturmaz; ancak düşük-basınçlı bir boşaltma tüpü içinde uyarıldığında geçici olarak He²⁺ ve HeH gibi iyonlar ve moleküller oluşturabilir. Normal koşullar altında helyumun diğer maddelerle reaksiyona girmesi son derece zordur, ancak belirli koşullar altında belirli metallerle bileşikler oluşturabilir. Sıvı helyumun sıcaklığı 2,18 K'ye düştüğünde özellikleri ani, dramatik bir dönüşüme uğrar: viskozitesi neredeyse sıfır olur-kabının duvarları boyunca yukarı doğru akabilen bir "süper akışkan" haline gelir-ve termal iletkenliği bakırınkinden 800 kat daha fazla olur, bu da onu olağanüstü verimli bir termal iletken haline getirir; dahası, özgül ısı kapasitesi, yüzey gerilimi ve sıkıştırılabilirliğinin tümü anormal davranışlar sergiler. Bu olağanüstü sıvıya Sıvı Helyum II, normal sıvı durumuna ise Sıvı Helyum I adı veriliyor.
