在極低溫度下氣態氦轉變為液態氦。由于氦原子間的相互作用（范德華力）和原子質量都很小，很難液化，更難凝固。富同位素4He的氣液相變曲線的臨界溫度和臨界壓強分別為5.20K和2.26大氣壓，一個大氣壓下的溫度為4.215K.在常壓下，溫度從臨界溫度下降至絕對零度時，氦始終保持為液態，不會凝固，只有在大于25大氣壓時才出現固態。
　　利用其－268.9℃的低沸點，液氦可以用于超低溫冷卻。在懸浮列車等領域中廣受關注的超導體應用中，氦氣是不可或缺的。此外，由于化學性質不活潑和輕于空氣等特征，氦氣常用于飛船或廣告氣球中的充入氣體，這一用途也是眾所周知的。在海洋開發領域的呼吸用混合氣體中，以及醫療領域的核磁共振成像設備的超導電磁體冷卻的用途中，氦氣都得到廣泛的應用：軍工、科研、石化、制冷、醫療、半導體、管道檢漏、超導實驗、金屬制造、深海潛水、高精度焊接、光電子產品生產等。