常温で安定な結晶構造は、体心立方格子 (BCC)。比重は、0.53、融点は摂氏180℃、沸点は摂氏1330℃（沸点は異なる実験値あり）。銀白色の柔らかい金属でありナイフで切ることが出来る。ナトリウムよりは硬い。同じアルカリ金属のナトリウム、カリウムと比べて反応性は劣り、化学的性質は、アルカリ土類金属、特にマグネシウムと類似するのが特徴。
乾いた空気中ではほとんど変化しないが、水分があると常温でも窒素と反応し窒化リチウム(Li3N) を生ずる。また、熱すると燃焼して酸化リチウム(Li2O)になる。このためリチウムを金属として取り扱う場合はアルゴン雰囲気下で取り扱う必要がある。
。1817年、スウェーデンのアルフェドソンがペタル石の化学分析い、炎色反応によって、新しい元素があることを発見した。ペタル石の他にリチア雲母とリチア輝石が、リチウムの主要な鉱石として採掘されている。
リチウムは大気中では容易に酸化され、単体金属として存在することは難しい。このため、単体の金属材料として利用されることよりも、軽量合金に用いたり、強力な還元剤または有機リチウム化合物の原料として用いられることが多い。
核融合発電および水素爆弾において、核融合反応の材料である三重水素を生成するために使用される。
代表的なリチウムの化合物として、以下のものが知られている。
* フッ化リチウム (LiF)
* 塩化リチウム (LiCl)
* 臭化リチウム (LiBr)
* ヨウ化リチウム (LiI)
* 窒化リチウム (Li3N)
* 水素化リチウム (LiH)
* 酸化リチウム (Li2O)
* 炭酸リチウム (Li2CO3)
* 過塩素酸リチウム (LiClO4)
* ヘキサフルオロリン酸リチウム (LiPF6)
* ニオブ酸リチウム (LiNbO3)
炭酸リチウムは結晶化耐熱ガラス、テレビのブラウン管、陶磁器の釉として利用されていた。最近はリチウムイオン蓄電池の材料として多く取引されている。、水酸化リチウムが添加されたグリースが自動車・農機具・機械工具などの潤滑剤として市販されている。
医療用として炭酸リチウムが躁病および躁うつ病の躁状態の患者に処方される
