氦在极低温度下可以从气态转变为液态。由于氦原子之间的相互作用（范德华力）非常微弱，且原子的质量较小，因此液化和固化过程较为困难。武汉液氦的同位素4He的气液相变曲线显示，其临界温度和压力分别为5.20K和2.26 ATM。在标准大气压下，氦的液化温度为4.215K，而在常压下，温度降至临界温度以下时，氦将保持液态而不凝固，只有在压力超过25 ATM时才会形成固态。

液氦是无色无味的，具有-272.2℃（25个大气压）的熔点，-268.785℃的沸点，以及0.1785克/升的密度。其临界温度为-267.8℃，临界压力为2.26个大气压。在水中，氦的溶解度为8.61厘米³/千克水。氦是唯一一种在标准大气压下不会固化的物质。当温度进一步降至2.18K时，液氦会转变为超流体，能够沿容器壁向上流动，其热导率是铜的800倍，表现出超导性质；此外，它的比热容、表面张力和压缩性也会出现异常变化。在1个大气压下，液氦的密度为0.125克/毫升。

氦存在两种天然同位素：氦3和氦4，其中自然界中的氦几乎全部是氦4。液氦具有很高的稳定性，很难凝固。在2.18K的低温下，液氦会经历性质上的显著变化，获得超导性和超流性，这一状态被称为超流态氦（He II），以区别于普通液氦（He I）。