Den temperatur, der kræves for at fremstille flydende helium, er lav på grund af de svage tiltrækninger mellem heliumatomerne. Disse interatomare kræfter i helium er svage til at begynde med, fordi helium er en ædelgas, men de interatomare tiltrækninger bliver endnu mere reduceret af kvantemekanikkens virkninger. De er betydelige i helium på grund af dets lave atommasse på omkring fire atommasseenheder. Nulpunktsenergien i flydende helium er mindre, hvis dets atomer er mindre indespærret af deres naboer. Derfor kan grundstofenergien i flydende helium falde ved en naturligt forekommende forøgelse af den gennemsnitlige interatomare afstand mellem atomerne. Men ved større afstande er virkningerne af de interatomare kræfter i helium endnu svagere.
På grund af de meget svage interatomare kræfter i helium forbliver grundstoffet en væske ved atmosfærisk tryk hele vejen fra dets flydende punkt ned til det absolutte nulpunkt. Flydende helium størkner kun under meget lave temperaturer og store tryk. Ved temperaturer under deres flydende punkt gennemgår både helium-4 og helium-3 overgange til superfluider. (Se tabellen nedenfor.)
Liquid helium-4 og det sjældne helium-3 er ikke helt blandbare. Under 0,9 kelvin ved deres mættede damptryk gennemgår en blanding af de to isotoper en faseadskillelse til en normal væske (hovedsagelig helium-3), der flyder på en tættere superfluid bestående hovedsagelig af helium-4. Denne faseseparation sker, fordi den samlede masse af flydende helium kan reducere sin termodynamiske enthalpi ved adskillelse.
Ved ekstremt lave temperaturer kan den superfluide fase, der er rig på helium-4, indeholde op til 6 % helium-3 i opløsning. Dette gør det muligt at anvende fortyndingskøleskabet i lille skala, som er i stand til at nå temperaturer på få millikelvin.
Superfluid helium-4 har væsentligt anderledes egenskaber end almindeligt flydende helium.
