氦三聚體（或三氦）是由三個氦原子組成的弱結合分子。 范德華力將原子連接在一起。 三個原子的結合比雙原子的氦二聚體穩定得多。 氦 4 原子的三原子組合是 Efimov 狀態。 預計氦 3 會形成三聚體，盡管含有氦 3 的基態二聚體是完全不穩定的。

氦三聚體分子是通過將冷氦氣從噴嘴膨脹到真空室中產生的。 這樣的設置也會產生氦二聚體和其他氦原子團簇。 通過衍射光柵的物質波衍射證明了分子的存在。 可以通過庫侖爆炸成像發現分子的特性。 在此過程中，激光同時電離所有三個原子，然后由于靜電排斥而相互飛離并被檢測到。

氦三聚體很大，超過 100 ?，甚至比氦二聚體還大。 原子不是排列成等邊三角形，而是形成隨機形狀的三角形。

當一個原子被電離和激發時，會發生原子間庫侖衰變。 它可以將能量轉移到三聚體中的另一個原子，即使它們是分開的。 然而，當原子靠近在一起時，這種情況更有可能發生，因此由此測量的原子間距離隨著半全高的變化而變化，從 3.3 到 12 ?。 4He3 中原子間庫侖衰變的預測平均距離為 10.4 ?。 對于 3He4He2，這個距離甚至更大，為 20.5 ?。