헬륨-4(He-4)는 헬륨 원소의 안정 동위원소 중 하나로, 원자핵이 두 개의 양성자와 두 개의 중성자로 구성되어 있다. 질량수는 4이며, 원자 기호는 He, 동위원소 질량은 약 4.002602 u이다. 자연계에 존재하는 헬륨의 대부분(지구 존재비 기준 약 99.999863%)이 헬륨-4이며, 지구 대기 중에는 약 28ppm(백만분의 28)의 농도로 존재한다. 이에 비해 다른 안정 동위원소인 헬륨-3(³He)은 대기 중 약 0.01ppm으로 극히 미량만 존재한다.
헬륨-4의 핵은 두 개의 양성자와 두 개의 중성자가 결합된 구조로, 핵 스핀(spin)이 0이며 안정한 동위원소로서 반감기가 없이 영구히 존재한다. 헬륨-4는 비활성 기체로서 화학적 반응성이 거의 없으며, 단원자 기체 상태로 존재한다. 저온 물리학에서 헬륨-4는 초유체(superfluid) 현상을 나타내는 대표적인 물질로, 약 2.17K(람다 점) 이하의 온도에서 초유체 상태로 전이되는 특성을 보인다. 이 현상은 보스-아인슈타인 응축의 거시적 예시로 잘 알려져 있다.
우주에서 헬륨-4는 수소 다음으로 풍부하게 존재하는 핵종으로, 빅뱅 핵합성 과정에서 약 25%의 질량 비율로 생성된 것으로 추정된다. 또한 항성 내부의 핵융합 반응(양성자-양성자 연쇄 반응 및 CNO 순환)을 통해서도 지속적으로 생성된다.
