Men selv om magnesium er det ottende mest hyppige grundstof i universet og det syvende mest hyppige grundstof i jordskorpen, findes det aldrig frit i naturen. Magnesium blev første gang isoleret af Sir Humphry Davy, en engelsk kemiker, ved elektrolyse af en blanding af magnesiumoxid (MgO) og kviksølvoxid (HgO) i 1808. I dag kan magnesium udvindes fra mineralerne dolomit (CaCO3-MgCO3) og carnallit (KCl-MgCl2-6H2O), men det udvindes oftest fra havvand. Hver kubikkilometer havvand indeholder ca. 1,3 mia. kg magnesium (12 mia. pund pr. kubikkilometer).
Magnesium brænder med et strålende hvidt lys og anvendes i pyroteknik, nødblus og fotografiske blitzpærer. Magnesium er det letteste metal, der kan bruges til at bygge ting, selv om dets anvendelse som konstruktionsmateriale er begrænset, da det brænder ved relativt lave temperaturer. Magnesium legeres ofte med aluminium, hvilket gør aluminium lettere at trykke, ekstrudere og svejse. Magnesium-aluminiumlegeringer anvendes, når der er behov for stærke, lette materialer, f.eks. i flyvemaskiner, missiler og raketter. Kameraer, hestesko, baseballmasker og snesko er andre genstande, der er fremstillet af magnesiumlegeringer.
Magnesiumoxid (MgO), også kendt som magnesia, er den næsthyppigste forbindelse i jordskorpen. Magnesiumoxid anvendes i visse antacida, til fremstilling af digler og isoleringsmaterialer, til raffinering af visse metaller fra deres malme og i visse typer cement. Når magnesia kombineres med vand (H2O), danner magnesiumhydroxid (Mg(OH)2), bedre kendt som magnesiummælk, der almindeligvis anvendes som et antacidum og som afføringsmiddel.
Hydreret magnesiumsulfat (MgSO4-7H2O), bedre kendt som Epsom-salt, blev opdaget i 1618 af en bonde i Epsom, England, da hans køer nægtede at drikke vandet fra en bestemt mineralbrønd. Han smagte på vandet og fandt ud af, at det smagte meget bittert. Han bemærkede også, at det hjalp med at helbrede rifter og udslæt på hans hud. Epsom-salt bruges stadig i dag til at behandle mindre hudafskrabninger.
Andre magnesiumforbindelser omfatter magnesiumcarbonat (MgCO3) og magnesiumfluorid (MgF2). Magnesiumcarbonat bruges til at fremstille nogle typer maling og blæk og tilsættes til bordsalt for at forhindre sammenklumpning. En tynd film af magnesiumfluorid påføres på optiske linser for at hjælpe med at reducere blænding og refleksioner.