氦是最难液化的一种“永久气体”，直到1908年，荷兰科学家昂纳斯才首次成功地使氦液化。在对液氦的研究中，人们发现了许多奇特的现象，使它立即成为一些著名实验室的主要研究对象。
按照经典观点，当温度为0K（0K=-273°，下同）时，一切物质的原子都将停止运动而形成“完美晶体”。可是，随着温度的降低，液氦中原子的运动更加活跃。在接近0K时，液氦仍不凝固，除非施加足够高的外压。
在抽吸蒸气使液氦逐渐冷却时，液氦（主要指4He）先是剧烈沸腾，当温度降到217K时，冒泡忽然停止，液氦变得很平静。直到1937年，基索姆发现温度低于217K时，液氦的导热能力比最好的金属导热体——银还要大几百倍。
1932年，基索姆等人发现，在217K时液氦的比热有一个尖锐的极大值，其比热曲线有如希腊字母dA，表明此时发生了两种液氦间的转变。人们把这种转变称为cA转变，把温度在零点以上的液氦称为液氦I，把零点以下的称为液氦Ⅱ。进一步的研究表明，液氮Ⅱ的熵接近于高度有序的固态氦晶体的熵，转变不伴随有放热。
液氦的粘度很小。1938年前苏联的卡皮查使液氦流过半微米宽的玻璃片狭缝，来测量液氦的粘度。他发现，液氦Ⅱ的粘度竟小于10泊，还不到液氦I的万分之一。他大胆地断定：液氦Ⅱ完全不具有粘滞性，并且把这种性质称为超流动性。不久，雷珀和鲁德尼克作了一个奇妙的持续流实验，使液氦Ⅱ在环管状容器内流动，容器中填充着细粉或其他多孔材料。结果，液氦Ⅱ可以不太大的速度环流若干小时而不失去丝毫动能。这个实验表明液氦Ⅱ确实不具有粘滞性。可是，若用旋转筒法测量氦Ⅱ的粘度，其值可达到氦I的1／3。实验还发现，在零点以上液氦不能通过玻璃瓶底部的微细小孔，但当温度低于零点时，可以看到一股液氦从底部小孔中流出。可见，在不同的情况下液氦有不同的粘度值。
液氦可以产生奇特的膜移动现象。把一只空的玻璃烧杯部分地浸入217K（0K=-273℃，下同）以下的液氦中，在烧杯内外表面会全部被覆上一层很薄的液膜，这层液膜能无摩擦地爬过烧杯壁向烧杯内移动，直到烧杯内外液面高度相同为止。若随后把烧杯提起，液氦则由烧杯内向烧杯外移动。当烧杯完全脱离液面时，可以看到有液氦从它的外壁滴下。液膜移动的速度可达到30厘米／秒左右，并且跟液面差移动路程的长度以及烧杯壁高度无关。
液氦的热——机械效应也是很有趣的，若将被加热的容器顶部作成一个细嘴，它可以射出一股液氦直至相当的高度，形成液氦“喷泉”。
为了解释液氦的种种奇特现象，1940年，朗道提出二流体模型。这个模型把液氦Ⅱ看成是由两种完全互相贯穿的流体组成，其中一种是超流体（密度为p），另一种是“正常”流体（密度为p0）。当温度降到零点以下时，“正常”流体逐渐变成超流体；0K时全部液氦都成为超流体。超流体的流动被假定为没有摩擦，不需要外界激发，不消耗能量，并且跟“正常”流体的运动互不干扰（在流速不大的情况下）。
运用二流体模型可以解释液氦的许多奇特现象。例如，由于正常流体粘度较大，不能通过狭缝，而超流体则不受影响，所以用狭缝法测得液氦Ⅱ的粘度几乎为零；而用旋转筒法测量粘度时正常流体会对筒的旋转产生摩擦阻力，故液氦Ⅱ表现出一定的粘度。若加热液氦Ⅱ，其中的超流体会转变成正常流体，超流体可以顺利通过毛细管不断地流向热端，而正常流体粘度较大，很难通过毛细管离开热端。这样，热端的液氦会不断增加而产生热机械效应……
但是，二流体模型并不是一个完整的理论，因为它是宏观地以某些假定为基础的，而这些假定未必正确。目前有人试图以氦原子间的相互作用和量子力学规律为基础建立微观理论。但是，由于氦原子间的互斥作用强，不易找到适宜的近似计算方法，因此建立微观理论遇到不少困难。尽管如此，由于液氦能在宏观上显示“量子性质”，有“量子液体”之称；加上超流现象和超导现象有许多相似之处，能否从研究液氦中得到某些新理论的启示呢？