Природна ізотопна поширеність гелію-3 в атмосфері Землі становить 0,000137 % (1,37 частин на мільйон відносно гелію-4); в інших резервуарах вона може дуже сильно відрізнятися внаслідок природного фракціонування тощо. Загальна кількість гелію-3 в атмосфері Землі оцінюється в 35 000 тонн.
На Землі гелію мало: 1 м3 повітря містить усього 5,24 см3 гелію, а кожен кілограм земного матеріалу – 0,003 мг гелію. Але за поширеністю у Всесвіті гелій посідає 2-ге місце після водню: на частку гелію припадає близько 23% космічної маси.
Гелій-3 – ізотоп гелію, який у природі утворюється на Сонці під час термоядерних реакцій. Велика кількість цього ізотопу накопичилася на Місяці в поверхневому шарі внаслідок опромінення сонячним вітром. На Землі гелію-3 значно менше, оскільки нашу планету захищає від сонячного вітру магнітне поле.
Вчені підрахували, що 0,02 грама гелію-3 під час реакції термоядерного синтезу виділяють енергії стільки ж, скільки утворюється під час спалювання бареля нафти. 1 тонна гелію-3 під час термоядерного синтезу дасть стільки енергії, скільки її можна отримати при спалюванні 15 млн барелів нафти.