Suhu yang diperlukan untuk menghasilkan helium cecair adalah rendah kerana kelemahan daya tarikan antara atom-atom helium. Untuk permulaan, daya antara atom helium adalah lemah kerana helium merupakan sejenis gas adi, tetapi tarikan antara atom dikurangkan lebih lagi oleh kesan mekanik kuantum. Kesan-kesan ini adalah penting bagi helium kerana jisim atomnya yang rendah iaitu sebanyak kira-kira 4 unit jisim atom (amu). Tenaga titik sifar helium cecair adalah kurang sekiranya atom-atomnya kurang terkurung oleh atom-atom di sekelilingnya. Oleh itu, dalam helium cecair, tenaga keadaan asas boleh menurun apabila jarak antara atom purata meningkat secara semula jadi. Namun, pada jarak yang lebih jauh kesan daya antara atom helium adalah jauh lebih lemah.[4]

Oleh sebab daya antara atom yang sangat lemah dalam heliu, unsur ini akan kekal dalam bentuk cecair daripada takat pencecairannya sehinggalah ke sifar mutlak (suhu yang teramat rendah). Helium cecair membeku hanya pada suhu yang sangat rendah dan dalam tekanan yang tinggi. Pada suhu sejurus di bawah takat pencecairannya, helium-4 dan helium-3 melalui peralihan kepada bendalir lampau. (Lihat jadual di bawah.)[4]

Pada suhu di bawah 0.9 kelvin dan tekanan wap tepu mereka, helium-4 dan helium-3 cecair tidak terlarut campur sepenuhnya. Di bawah suhu ini, campuran kedua-dua isotop ini melalui pemisahan fasa kepada bendalir biasa (kebanyakannya helium-3) yang terapung di atas bendalir lampau yang lebih tumpat yang kebanyakannya terdiri daripada helium-4. (Pemisahan fasa ini berlaku kerana jisim keseluruhan helium cecair boleh menurunkan entalpi termodinamiknya dengan pengasingan).

Pada suhu yang sangat rendah, fasa bendalir lampau yang kaya dengan helium-4 boleh mengandungi 6% helium-3 dalam larutan. Ini membolehkan penggunaan skala kecil peti sejuk pencairan, yang mampu mencapai suhu sehingga beberapa milikelvin.[5][6]