高纯氦气广泛应用于科研、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等。
低温冷源
利用液氦的-268.9℃的低沸点，液氦可以用于超低温冷却。而超低温冷却技术在超导技术等领域有较广泛的应用，超导材料需要在低温(100K左右)中才能表现出超导特性，大多数情况下只有液氦能比较简便地实现这样的极低温。超导技术在交通行业的磁悬浮列车，医疗领域的核磁共振成像设备都有较大的应用。
气球充气
由于高纯氦气密度远小于空气(空气的密度为1.29kg/m3，氦气的密度为0.1786kg/m3)，而且化学性质极不活泼，较氢 气安全(氢 气可以在空气中燃烧，可能会引起爆炸)，氦气常用于飞船或广告气球中的充入气体。
检验分析
仪器分析中常用的核磁共振分析仪的超导磁体需要利用液氦降温，气相色谱分析中高纯氦气常作为载气，利用氦气渗透性好、不可燃的特点，还应用于真空检漏，如氦质谱检漏仪等。
保护气
利用氦气不活泼的化学性质，高纯氦气常用于镁、锆、铝、钛等金属焊接的保护气。
其他方面
可用作高真空装置、原子核反应堆，在火箭、宇宙飞船上用作输送液氢、液氧等液体推进剂的加压气体。高纯氦气还用作原子反应堆的清洗剂，在海洋开发领域的呼吸用混合气体中，气体温度计的填充气等。
此外，高纯氦在半导体、液晶板和光纤电缆的制造中发挥着重要作用。可完成零部件的快速冷却，提高生产率，控制传热速率，提高生产效率，减少缺陷。