Il tallio puro e non reagito appare bianco-argenteo ed esibisce una lucentezza metallica. Reagendo con l'aria, inizia a diventare grigio-bluastro e assomiglia al piombo. È molto malleabile e può essere tagliato con un coltello. Esistono due isotopi stabili e quattro radioisotopi, con Tl-204 il più stabile con un tempo di dimezzamento di 3,78 anni. Il solfato di tallio era utilizzato come rodenticida. La conduttività del solfino di tallio cambia con l'esposizione alla luce infrarossa, il che gli conferisce un uso nei rilevatori infrarossi. Scoperto da Sir William Crookes tramite spettroscopia. Il suo nome deriva dalla parola greca thallos, che significa ramoscello verde. Il tallio e i suoi composti sono tossici e possono causare cancro.