19世纪60年代，人类已初步掌握了通过对来自天体的光谱进行分析以获知天体中所含元素的技术。早期，科学家们主要利用这项技术研究太阳中的元素成分，英国科学家诺曼・洛克耶就是其中之一。1868年，他在进行日食观测的同时，发现太阳光谱中含有一条未知的谱线，从而推定这是一种全新的元素。他以希腊语中表示太阳的单词helios作为语源，将这种元素命名为Helium。

最初，诺曼・洛克耶认为这种元素会是一种金属元素，因此用代表金属的后缀-ium对其进行命名。实际上，与氦同族的稀有气体全部都以-on结尾，例如氩（Argon）、氖（Neon）、氪（Krypton）以及氙（Xenon）等。虽然一直有声音希望将氦的英文拼写改为与同族元素类似的Helion，但直到今日，英文中仍然沿用着氦最初的名称Helium。

今天，人们已经知道宇宙中存在着大量的氦，总量约占到宇宙元素总质量的四分之一，大部分氦产生于宇宙大爆炸的过程。同时，恒星进行的热核反应也在不断地将氢元素合成为氦元素。虽然在19世纪末期，人类就已经证实地球上也存在氦元素，但是氦在地球上的含量极为稀少。空气中的氦元素含量只有百万分之五，地壳中也仅仅只有某些含有放射性元素的矿物中存在微量的氦。

氦属于周期表中的VIII族，同族元素皆为稀有气体，具有化学性质稳定，几乎不与其它元素发生化学反应的特点。氦的气体形态——氦气，是一种无色无味无臭且无刺激性的气体，密度大约只有空气的七分之一，几乎不溶于水。
      惰性和极轻的特点，让氦取代极度易燃易爆的氢成为气球和飞艇的首选填充气体。不过由于氦气单个分子（其实是氦原子）的体积极小，氦气球在一定时间后会发生萎缩的可能，并非是因为充气口没有扎紧，而是氦气分子会逐渐从气球橡胶皮的缝隙中散失到外部。其原子体积小、易于泄漏的特点也让氦气成为进行管路密封性精密检查的可靠手段之一。

液体形态的氦即为液氦，是一种无色透明的液体，密度大约是水的八分之一。液氦沸点约为零下269摄氏度（4 K），是所有元素中最低的。在其它元素都会固化的绝对零度（零下273.15摄氏度，0 K）附近，如果维持常压，氦仍然会保持液体形态，加压后才能形成固体。

液氦极低的沸点令其成为了人类手中最强大的冷却剂。1911年，荷兰物理学家卡麦林·昂纳斯在利用液氦研究低温下金属性质时意外发现了超导现象（指材料在低于某一温度时，电阻变为零的现象，其特征是零电阻性和完全抗磁性）。此后，超导在人类前沿科技领域中的地位不断得到加强。如今，人们在很多时候仍然需要用液氦超低温的特性来冷却超导磁铁，以使之维持超导状态，进行超导实验。

理论上来说，尽管空气中氦的含量十分微小（约百万分之五），但总量庞大的空气中却拥有几乎无尽的氦。然而，工业生产中所用到的氦却并非来自于分离提纯空气。此外，由于本身结构极为简单，且化学性质稳定，氦气也无法通过化学反应方法得以制备。那么，人类所用的氦到底从何而来？答案是地下！从某种程度上来说，氦是一种矿藏。

不稳定重元素发生衰变时经常会释放出的氦，而地下的岩石中就存在有一定数量的铀和钚等放射性元素，它们在漫长的地质年代里不断发生衰变，同时向周围的地层中不断释放氦。这些氦在逐渐向地表浅层扩散的过程中，如果遇到较为密实且地壳变动较少的岩层，扩散就会遭到阻碍，并在这些岩层下方逐渐积存。

类似的地质条件同样会有利于天然气的积存，最终形成天然气田。因此，氦其实是一种天然气采集过程中的副产物。世界各地的天然气田中都存在着或多或少的氦成分，一般来说，气田中氦含量超过0.3%就已经可以进行商业开采了，而目前世界上发现的不少富氦气田中氦含量甚至达到了5～10%。

决定气田中氦含量的主要是地层的结构稳定性，毕竟对于氦这种极易泄漏的气体而言，规模轻微的地质运动都可能会加速它们的散逸。因此，世界上绝大多数富氦气田都存在于地质结构较为稳定的大陆内部。美国、俄罗斯、加拿大和波兰都属于这种情况。而阿尔及利亚和卡塔尔虽然并非内陆，但由于本身拥有的天然气储量较大，也具有一定的氦生产能力。以上六国加上法国和澳大利亚，几乎占据了全球99%的氦资源供给量，其中美国更是常年保持在70%以上。

在工业上，氦的气体形态——氦气，主要用于光纤（光导玻璃纤维）的生产和半导体晶圆制备过程中的强制冷却乃至清洗。这两项应用就占据了氦气用途的近百分之五十。氦气极低的反应活性可以令其在光纤的拉制过程中充当保护气氛。而半导体晶圆制备时的强制冷却同时，还利用了氦的显热远高于潜热这一特殊性质。

我们将液体变为气体时从环境中吸收的热量称为潜热（汽化热），而将汽化刚完成的气体温度升高到室温的过程中从环境中吸收的热量称为显热。氦气从4K的沸点升温到常温过程中的显热，是液氦变为气体时潜热的七十倍。这意味着即便是低温的氦气，也有非常强大的冷却能力。除此之外，氦气在精密焊接保护、气球飞艇灌注、渗漏检测等领域也有广泛的应用。

氦的液体形态——液氦，则主要作为超导磁铁的冷却剂。医院中常见的核磁共振仪（MRI）需要利用大型超导磁铁来发挥功用，因此80%的液氦都被用于该场合。除此之外，研究机构中用到的核磁共振分析设备以及其它一些有关超导、超流的低温工学研究也必须使用液氦。

进入新千年以来，由于新兴国家MRI采购量的暴涨，全球氦需求量剧增。在2014年，新兴国家的氦年需求量就达到了每年0.6亿立方米，占据了全球消费市场三分之一以上的份额。另一方面，拥有全球最大氦资源储量的美国也出于各种目的不断收紧氦的生产和出口，全球氦供应情况因此而日益紧张。

医疗和产业用氦肯定需要首先得到保证，而研究和娱乐用途就不得不承受断供之苦了。东京迪士尼乐园早在2012年年底就宣布不再销售氦气球。正常研究受到极大冲击的东京大学也已经在校内各大低温实验室搭建了相应的氦回收装置，目前氦资源的重复利用率已经达到了90%。

另一方面，核磁共振仪设备厂商也在不断尝试利用新技术来减少对液氦的依赖。部分最新开发的小型设备已经实现了不依赖液氦进行冷却。当然，终极的目标必然是开发超导临界温度更高的超导磁铁材料，一旦磁体的超导临界温度提高，在很多场合下就可以用沸点更高（零下196摄氏度）、来源更广（空气接近80%的成分是氮气）、制取更方便的液氮来代替液氦，我们自然就可以摆脱对液氦的依赖了。