氦气具有特殊的物理性质。在绝对零度时，氦气在蒸汽压力下不会凝固，因此在工业和科学研究中有以下应用。
1.核反应堆
氦气用于核反应堆的冷却和热交换，以及修复后浓缩铀扩散元件的净化。目前，利用核能进一步加工铁的研究正在进行中，氦气被用作热载体。
2.用于焊接
这种用途始于1930年，尤其是用于含有铝、铁和其他元素的金属焊接。
氦气、氦或氦和氦的混合物在工业上常用作保护气体。
3.用于温度测量
因为
氦气的性质接近理想气体，所以它适用于极低温度下的蒸汽压力计。
4.用于泄漏检测
氦气具有特殊的扩散特性，因此只要使用少量氦气，就可以检测到少量泄漏，甚至可以检测到每3000年仅泄漏1升的微孔。因此，它被广泛应用于高真空机组、核反应堆、航天器等的泄漏检测。
5.在火箭和太空导航中的应用
氦气是一种加压气体，用于运输液态推进剂（如液氢、液氧、液态氟等）。它还用于清洁喷油器的电机和机器管。
6.用于高速风洞
在航空工业中，氦气被用于超音速或亚音速高速风洞中，使氨在高压下喷出，以实现更高的气流速度。
7.浮力
最常见的应用是气球和飞艇。气球用于高空气象观测、电视广播和超过30000米的宇宙辐射测量。在森林地区，飞机被用来运输木材和其他捕获重量的方式。历史上最大的飞艇直径40米，总长度230米，充氦18000米，速度120公里/小时。自20世纪70年代以来，气球通信技术取得了惊人的发展。目前，美国、伊朗和许多其他国家正在建造或使用气球通信站。法国的面积更大。它正在发展平流层气球通信，向九个西欧国家广播电视。气球通信具有效率高、投资少、易于制造等优点。可广泛应用于军事、工农业生产、水利、气象、文化、教育、卫生等诸多方面。气球的标准体积约为7000立方米，长度约为54米，最大直径为18米。它是流线型的，充满了氦气。在3000米高的空气中，有效浮力可达1.6吨。预计即使在卫星通信日新月异的朱莱，气球通信也不会被淘汰。
8.气相色谱分析用气
9.呼吸气体
氦气在血液中的溶解度随着外部压力的增加而增加。因此，深潜时不应使用空气，而应使用氦氧混合物作为呼吸气体，以防止深潜作业引起的潜水疾病。氦氧混合物可用于500米以下的潜水深度，为在海洋中开采石油和天然气提供了条件。这种混合气体也用于治疗哮喘等疾病。
10.用于熔化稀有金属，如钛、锆和铪，在这方面起到与砷相同的作用。
