ลิเทียมเป็นโลหะที่เบาที่สุดในบรรดาโลหะทั้งหมด และมีความหนาแน่นเพียงครึ่งเท่าของน้ำ ที่น่าแปลกก็คือ ลิเทียมยังมีคุณสมบัติของโลหะแอลคาไลน์เอิร์ธ ในหมู่ 2 ด้วย ลิเทียมเป็นโลหะสีเงิน อ่อนนิ่มมากจนตัดด้วยมีดคมๆ ได้ ลิเทียมมีคุณสมบัติอย่างโลหะแอลคาไลทั้งปวง นั่นคือ มีวาเลนซ์อิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว และพร้อมที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนตัวนี้ไปเป็นไอออนบวก ทำให้มีอิเล็กตรอนในระดับชั้นพลังงานที่ไม่ครบถ้วน เนื่องจากกรณีดังกล่าว ทำให้ลิเทียมทำปฏิกิริยาในน้ำได้ง่าย และไม่ปรากฏโดยอิสระในธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ลิเทียมยังถือว่าทำปฏิกิริยายากกว่าโซเดียม ซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายกัน

เมื่ออังลิเทียมไว้เหนือเปลวไฟ มันจะให้สีแดงเข้มออกมา แต่เมื่อเผาไหม้โดยตรง เปลวไฟจะเป็นสีขาวสว่างจ้า โลหะลิเทียมจะติดไฟและไหม้เมื่อกระทบกับออกซิเจนและน้ำ นอกจากนี้ยังนับเป็นโลหะเพียงชนิดเดียวที่ทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนที่อุณหภูมิห้อง ลิเทียมนั้นมีความจุความร้อนจำเพาะที่สูงมาก คือ 3,582 J/(kg·K) และมีช่วงอุณหภูมิที่กว้างเมื่ออยู่ในรูปของเหลว ซึ่งทำให้เป็นสารเคมีที่มีประโยชน์ใช้งานได้

ลิเทียมที่อยู่ในรูปโลหะบริสุทธิ์จะติดไฟได้ง่ายมากและระเบิดได้ค่อนข้างง่าย เมื่อกระทบกับอากาศ และโดยเฉพาะกับน้ำ ไฟจากลิเทียมนั้นดับได้ยาก ต้องอาศัยสารเคมีเฉพาะที่ผลิตมาสำหรับการดับไฟนี้โดยตรง สำหรับโลหะลิเทียมยังสึกกร่อนง่าย และต้องจับต้องอย่างระมัดระวังเป็นพิเศษ เพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสโดยตรงกับผิวหนัง การเก็บรักษาควรเก็บไว้ในรูปของสารประกอบที่ไม่ทำปฏิกิริยา เช่น แนพธา (naphtha) หรือไฮโดรคาร์บอน สารประกอบลิเทียมนั้นไม่มีบทบาทเชิงชีววิทยาในธรรมชาติ และถือว่าเป็นพิษพอสมควร เมื่อใช้เป็นยา จะต้องคอยตรวจสอบอย่างระมัดระวัง เพราะลิเทียมไอออน (Li+) จะทำให้เลือดมีความเข้มข้นมากขึ้น