Das Material mit dem niedrigsten Gefrierpunkt ist Helium. Unter typischen Drücken gefriert es überhaupt nicht, selbst bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt. Die Gründe dafür sind quantenmechanisch vorgegeben: Die Nullpunktsenergie eines Heliumsystems ist zu groß, um einfrieren zu können. Die Nullpunktsenergie ist die minimale Energie, die ein Teilchen oder System immer hat, egal was passiert. Helium ist die einzige Substanz, die unter Umgebungsdruck keinen Gefrierpunkt hat, unabhängig von der Temperatur.
Ein Gefrierpunkt für Helium existiert erst bei mindestens 25 Atmosphären Druck und einer Temperatur von 1.15 K. Diese Bedingungen wurden im Labor durch Verdunstungskühlung geschaffen. Das Ergebnis ist ein farbloser, hochkompressibler Feststoff, der praktisch unsichtbar ist. Festes Helium ist so schwer zu erkennen, dass Styroporschichten verwendet werden, um nur zu sagen, wo es sich befindet. Die Dichte von festem Helium selbst ist nur 66-mal größer als die von Luft. Zum Vergleich: Wasser hat eine 1000-mal höhere Dichte als Luft.
Helium wurde erstmals 1908 von der niederländischen Physikerin Heike Onnes verflüssigt und auf 1 Grad Kelvin abgekühlt. Zu seiner großen Überraschung führte eine weitere Abkühlung nicht dazu, dass es seinen Gefrierpunkt erreichte. Erst 18 Jahre später, 1926, gelang es seinem Schüler Williem Keesom, Helium durch Abkühlung in einer Druckkammer zu verfestigen. Heute ist die Verflüssigung von Helium ein wichtiger Schritt, um es aus der Erde zu gewinnen und zu speichern.
Flüssiges Helium wird oft als kryogenes Kühlmittel verwendet, wenn flüssiger Stickstoff nicht ausreicht. Es muss ständig unter hohem Druck und niedriger Temperatur gehalten werden, sonst dehnt es sich schnell aus und geht in ein Gas über. Außerhalb der wissenschaftlichen Forschung hat festes Helium keine praktischen Anwendungen.
Einige der ungewöhnlichsten Eigenschaften von Helium lassen sich bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt entlocken. Bei solchen Temperaturen verhält sich Helium wie ein Suprafluid, d. h. es fließt mit null messbarer Viskosität. Es neigt auch dazu, an den Wänden eines Behälters hochzukriechen, in dem es gehalten wird.