L'hélium est le seul élément qui ne gèle jamais à pression normale, même au zéro absolu.

L'hélium possède des propriétés uniques dictées par la mécanique quantique. À la pression atmosphérique standard de 101,3 kPa, il reste liquide jusqu'au zéro absolu, soit environ -273,15 °C. Ce phénomène s'explique par l'énergie du point zéro, une agitation résiduelle des atomes qui persiste même à la température la plus basse possible.En 1908, le physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes a réussi à liquéfier l'hélium pour la première fois à l'Université de Leyde. Il a fallu attendre 1926 pour que son assistant, Willem Hendrik Keesom, parvienne à obtenir de l'hélium solide en appliquant une pression de 25 atmosphères. Cette résistance à la congélation est due à la faiblesse extrême des forces de Van der Waals entre les atomes d'hélium.L'hélium-4 présente également un état de superfluidité lorsqu'il est refroidi en dessous du point lambda, soit 2,17 Kelvins. Dans cet état, le liquide n'a plus aucune viscosité et peut remonter les parois de son récipient. Ces comportements font de l'hélium un outil indispensable pour la recherche sur la supraconductivité et les ordinateurs quantiques modernes.