Le gaz pur qu'est l'hélium dispose de caractéristiques qui le rendent indispensable pour un grand nombre d'applications.
L'hélium est, après l'hydrogène, l'élément qui a la plus petite masse moléculaire ;
- est un gaz absolument inerte. Même à des températures très élevées, il ne forme pas de liaisons chimiques ;
- est à peine soluble dans des métaux et des alliages métalliques ;
- traverse, grâce à son petit diamètre atomique, la plupart des matériaux non métalliques ;
- a, en état liquide, le point d'ébullition le plus bas de tous les gaz avec 4,2 Kelvin ou - 269°C, et est ainsi le liquide le plus froid sur terre.
De ce fait, il sert de fluide frigorigène pour créer les températures les plus basses, par exemple pour l'exploration ou l'application de supra conductions.