Heelium esineb ainult isotoobina   .  Heeliumiaatomi tuum koosneb kahest prootonist ja kahest neutronist, mille summaarne mass on 4,034 amü; heeliumi aatomi mass on aga kõigest 4,003 amü. See masside erinevus, mida nimetatakse massidefektist, läheb seoseenergia arvele. Termotuumareaktsioonis, milles vesinikuaatomi tuumade liitumisel moodustub heeliumiaatomi tuum, see energia vabaneb.