ürasyonu notasyonu ile birlikte "soy gaz notasyonu"nu oluşturabilirler. Bunu yapmak için söz konusu elementten önce gelen soy gaz önce yazılır ve sonrasında elektron konfigürasyonu bu noktadan ileriye doğru devam ettirilir. Örneğin karbonun elektron notasyonu 1s²2s²2p² şeklindedir ve soy gaz notasyonu da [He]2s²2p²'dir. Bu notasyon elementlerin tanımlanmasını kolaylaştırır ve bütün atomik yörüngelerin yazılmasından daha kısadır.

Soy gazlar son derece düşük kimyasal reaktiflik gösterir; bundan dolayı sadece birkaç yüz tane soy gaz bileşiği oluşmuştur. Ksenon, kripton ve argon sadece küçük düzeylerde reaktiflik gösterirken, helyum ve neonun dahil olduğu kimyasal bağlarda yüksüz bileşik oluşmaz (yine de birkaç helyum bileşiğinin varlığına dair kuramsal kanıtlar mevcuttur). Soy gazların reaktiflik sıralaması Ne < He < Ar < Kr < Xe < Rn şeklindedir.

1933'te Linus Pauling, ağır soy gazların flor ve oksijen ile bileşik oluşturabileceğini tahmin etti. Pauling kripton heksaflorür () ve ksenon heksaflorür () bileşiklerinin varolduğunu ve 'nin kararsız bir bileşik olabileceğini öngördü ve ksenik asitin perxenate tuzları olşturabileceğini ortaya attı. Şimdilerde hem termodinamik olarak hem de kinetik olarak kararsız olduğu düşünülen dışındaki bu öngörülerin genel olarak doğru olduğu gösterildi.

Ksenon bileşikleri soy gaz bileşiklerinin en kalabalık grubudur. 
Bu (ksenon diflorür (XeF), ksenon tetraflorür (XeF), ksenon heksaflorür (XeF), ksenon tetroksit (XeO4), ve sodyum perxenate (Na4XeO) gibi) bileşiklerin çoğunda oksidasyon seviyesi +2, +4, +6 veya +8 olan ve oksijen ve flor gibi son derece elektronegatif atomlarla bağ oluşturan ksenon atomu bulunur. Bu bileşiklerin bazıları kimyasal sentezde oksitleyici ajan olarak kullanılır: özellikle florinasyon ajanı olarak kullanılan XeF piyasada mevcuttur. 2007'ye kadar, organoksenon bileşikleri (bunlar karbona bağlıdır) ve azot, klor, altın, cıva, ksenonun kendisine bağlı olanları da içeren diğer elementlere nağlı halde yaklaşık beş yüz ksenon bileşiği belirlendi. Ksenonun 
bor, hidrojen, brom, iyot, berilyum, sülfür, titanyum, bakır ve gümüşe bağlandığı bileşikler de görülmüştür ancak sadece düşük sıcaklıklarda soy gaz matrislerinde veya süpersonik soy gaz jetlerinde.

Teoride radon ksenondan daha reaktif olduğundan ksenonun yaptığından daha kolay kimyasal bağ oluşturması beklenir. Ancak radon izotoplarının yüksek radyoaktivitesi ve kısa ömrü sebebiyle radon pratikte sadece birkaç florür ve oksit oluşturabilir.

Kripton ksenondan daha az reaktiftir, ancak +2 oksidasyon durumunda birkaç kriptonlu bileşik bildirilmiştir. 
Kripton diflorür en bilinen ve kolayca karakterize edilebilen bileşiktir. Kriptonun azot ve oksijen ile tek bağ oluşturduğu da bilinmektedir ancak bunlar sadece −60 °C (−76.0 °F) ve −90 °C (−130.0 °F) sıcaklıklarının altında kararlıdır.

Kripton atomlarının diğer ametallerle (hidrojen, klor, karbon) ve bazı geçiş metalleriyle (bakır, gümüş, altın), kimyasal bağları gözlendi ancak sadece ya düşük sıcaklıklarda soy gaz matrikslerinde ya da süpersonik soy gaz jetlerinde gözlendi. Benzer koşullar 2000'de argon florohidrür (HArF) gibi argonun ilk birkaç bileşiğinin ve bazı geçiş metalleriyle oluşturduğu bağların elde edilmesinde kullanıldı. 2007 itibarı ile bilinen helyum ve neonun dahil olduğu kovalent bağlı herhangi bir kararlı nötral molekül bulunmamaktadır.

Helyum da dahil olmak üzere soy gazlar kararlı moleküler iyonlar oluşturabilir. Bunun en basiti 1925'te keşfedilen helyum hidrit moleküler iyonudur (HeH). Evrendeki en bol iki elementin (hidrojen ve helyum) bileşiminden oluştuğu için bu iyonun, henüz saptanmamış olsa da, yıldızlararası ortamda doğal olarak bulunabileceğine inanılıyor. Bu iyonlara ek olarak soy gazların bilinen birçok nötr eksimeri bulunmaktadır. Bunlar sadece uyarılmış elektron durumunda kararlı olan ArF ve KrF gibi bileşiklerdir. Bu bileşiklerden bazıları eksimer lazerlerde kullanılır.

Soy gazlar kovalent bağ oluşturdukları bileşiklere ek olarak non-kovalent bağla da bileşik oluşturabilirler. İlk kez 1949'da tanımlanan kafes bileşikleri, belli başlı organik ve inorganik maddelerin kristal kafeslerindeki boşluklarda (kavite) tuzaklanmış soy gazlar içerir. Bunların oluşumu için gerekli şart, ziyaretçinin (soy gaz) ev sahibi kristal kafesin boşluğuna yerleşebilmesi için uygun boyutta olmasıdır. Örneğin argon, kripton ve ksenon, hidrokuinon ile klatrat oluşturabilir ancak helyum ve neon çok küçük olduğundan veya tutulabilmesi için yeterince kutuplanabilir olmadığından, oluşturamaz. Neon, argon, kripton ve ksenon soy gazın buz içinde tuzaklandığı klatrat hidratlar da oluşturabilir. 
Soy gazlar, soy gaz atomunun fulleren molekülü içinde tuzaklandığı endohedral fulleren bileşikleri oluşturabilir. 1993'te 60 karbon atomu içeren bir küresel molekül yüksek basınç altında soy gazlara maruz bırakıldığında gibi koordinasyon bileşiklerinin (kompleks) oluşabileceği keşfedildi ("@" notasyonu He'nin içerdiğini ancak ona kovalent olarak bağlanmadığını belirtir). 2008 itibarı ile helyum, neon, argon, kripton ve ksenonlu endohedral kompleksler elde edildi. Bu bileşikler, soy gaz atomunun nükleer manyetik rezonansı vasıtasıyla fullerenlerin yapısı ve reaktivitesinin incelenmesinde kullanım bulmuştur.
Ksenon diflorür () gibi soy gaz bileşikleri, oktet kuralını ihlal ettikleri için hipervalent olarak kabul edilirler. Bu bileşiklerdeki bağlanma bir 3-merkez-4-elektron bağ modeli kullanılarak açıklanabilir. İlk olarak 1951'de önerilen bu model üç doğrudaş (kolineer) atomun bağlanmasını göz önünde bulundurur. 
Örneğin 'deki bağlanma her atomun p-orbitalinden kaynaklanan üç moleküler orbital (MOs) ile tanımlanır. Bağlanma Xe'den gelen dolu bir p-orbitali ve her bir F atomundan gelen yarı dolu bir p-orbitalinden ileri gelir, bu da dolu bir bağ orbitali, dolu bir bağ yapmayan orbital ve bir bağönler orbital ile sonuçlanır. En yüksek dolu moleküler orbital (HOMO) iki uç atomda lokalize olmuştur. 

Soy gazların atom numaraları arttıkça, evrendeki bollukları azalır.
Yaklaşık %24'lük kütle kesri ile helyum, hidrojenden sonra evrendeki en yaygın elementtir.
Evrendeki helyumun büyük kısmı Büyük Patlama nükleosentezi sırasında oluşmuştur ancak yıldız nükleosentezindeki hidrojen füzyonu sebebiyle helyum miktarı durmadan artmaktadır.
Dünya'daki bolluk farklı eğilimlere bağlıdır.
Örneğin helyum, atmosferdeki yalnızca üçüncü en bol soy gazdır. Bunun sebebi, atmosferde hiç ilkel helyumun bulunmamasıdır: atomunun küçük kütleli olması nedeniyle helyum, Dünya'nın yerçekim alanında tutulamamıştır.
Dünya'daki helyum, yerkabuğunda bulunan uranyum ve toryum gibi ağır elementlerin alfa bozunumundan gelir ve doğal gaz birikintilerinde toplanma eğilimindedir.
Diğer taraftan argonun bolluğu, yine Dünya'nın kabuğunda bulunan potasyum-40'ın, Güneş Sistemi'nde göreli olarak seyrek bulunmasına rağmen Dünya'daki en bol argon izotopu olan argon-40'ı beta bozunum ile oluşturmasına bağlı olarak artar.
Bu süreç, potasyum-argon tarihlendirmesi yönteminin temelidir. Beklenmedik bir şekilde ksenonun atmosferdeki bolluğu düşüktür. Kayıp ksenon problemi olarak anılan bu olay bir teoriye göre ksenonun yerkabuğunda bulunan minerallerce tuzaklanmasından kaynaklanmaktadır. Radon litosferde radyumun alfa buzunumu yapması sonucunda oluşur. Binaların temelindeki yarıklardan içeri sızabilen radon iyi havalandırılmayan alanlarda birikebilir. Yüksek radyoaktifliği dolayısı ile önemli bir sağlık tehdidi olan radon sadece ABD'de yılda yaklaşık 21,000 akciğer kanseri kaynaklı ölüme sebep olmaktadır. 

Neon, argon, kripton ve ksenon gazların sıvılaştırılması yöntemi kullanılarak havadan elde edilir. Böylece elementler sıvı hale getirilir ve ayrımsal damıtma yöntemi ile de karışım bileşenlere ayrılır. Helyum genellikle doğal gazdan ayrılarak üretilir ve radon radyum bileşiklerinin radyoaktif bozunumundan izole edilir. Soy gazların fiyatı doğal bulunuşlarından etkileşnmiştir. Argon en ucuzu iken ksenon en pahalı soy gazdır. Bir örnek oluşturması için sağdaki listede her bir gazın laboratuvar miktarı için ABD'deki 2004 fiyatları verilmiştir.

Soy gazlar çok düşük erime ve kaynama noktasına sahiptir, bu yüzden de kriyojenik soğutucu olarak kullanışlıdırlar. Özellikle kaynama noktası 4.2 K (−268.95 °C; −452.11 °F) olan sıvı helyum, nükleer manyetik rezonans görüntüleme ve nükleer manyetik rezonansta ihtiyaç duyulan, süper iletkenli mıknatıslar için kullanılır. Sıvı neon, sıvı helyum kadar düşük sıcaklıklara ulaşamamasına rağmen kriyojenikte kullanılır çünkü sıvı helyumdan 40 kat ve sıvı hidrojenden üç kattan fazla soğutma kapasitesine sahiptir.
Helyum, sıvılardaki özellikle de lipitlerdeki düşük çözünürlüğü sebebiyle solunum gazı bileşeni olarak azotun yerine kullanılır. Gazlar, aletli dalışta olduğu gibi basınç altında kan ve doku tarafından absorbe edilir ve derinlik sarhoşluğu (azot narkozu) olarak bilinen anestezik etkiye sebep olur. Düşük çözünürlüğü nedeniyle az miktarda helyum hücre zarlarından içeri alınır ve helyum "trimix" (helyum-oksijen-nitrojen) ve "heliox"ta (helyum-oksijen) olduğu gibi solunum gazı parçası olarak kullanılırsa gazın derindeki narkotik etkisinde düşme olur. Helyumun düşük çözünürlüğünun bunlardan başka bir getirisi de dekompresyon hastalığı olarak bilinen durumda ek avantajlar sağlamasıdır. Vücutta çözünmüş gazın küçük miktarda bulunması, yükselme sırasında basınçtaki düşüşle birlikte daha az gazın kabarcık şekline dönüşmesi anlamına gelir. Diğer bir soy gaz argonun ise aletli dalış için kuru elbisede şişirme gazı olarak kullanımının en iyi seçenek olduğu kabul edilir.

1937'deki "Hindenburg" faciasından sonra, helyum, yüzme özelliğindeki %8.6 düşüşe rağmen hafifliği ve tutuşmazlığı sebebiyle zeplin ve balonlarda kaldırma gazı olarak hidrojenin yerini aldı.
Birçok uygulamada soy gazlar inert atmosfer (nötr veya yansız atmosfer) sağlamak amacıyla kullanılır. Argon azota hassas olan havaya hassas bileşiklerin sentezinde kullanılır. Katı argon ayrıca, reaksiyon ara ürünleri gibi çok kararsız