Il litio ha un punto di ebollizione di 1342 gradi Celsius e un punto di congelamento di 180,5 gradi Celsius. A causa dell'alto punto di congelamento del litio, esiste come solido a temperatura ambiente.
Il punto di congelamento del litio è lo stesso del suo punto di fusione. È dove le fasi solide e liquide del litio esistono in equilibrio. Mentre il punto di fusione del litio è molto basso rispetto a molti dei metalli di transizione, è il più alto tra tutti i metalli alcalini. Per confronto, il sodio ha un punto di fusione di 97,7 gradi Celsius, mentre l'idrogeno ha un punto di fusione negativo di 259,1 gradi Celsius, che è vicino allo zero assoluto.