Men även om magnesium är det åttonde vanligaste grundämnet i universum och det sjunde vanligaste grundämnet i jordskorpan, finns det aldrig fritt i naturen. Magnesium isolerades först av Sir Humphry Davy, en engelsk kemist, genom elektrolys av en blandning av magnesiumoxid (MgO) och kvicksilveroxid (HgO) år 1808. Idag kan magnesium utvinnas ur mineralerna dolomit (CaCO3-MgCO3) och carnallit (KCl-MgCl2-6H2O), men det utvinns oftast ur havsvatten. Varje kubikkilometer havsvatten innehåller cirka 1,3 miljarder kilo magnesium (12 miljarder pund per kubikmil).
Magnesium brinner med ett briljant vitt ljus och används i pyroteknik, nödraketer och fotografiska blixtlampor. Magnesium är den lättaste metallen som kan användas för att bygga saker, även om dess användning som konstruktionsmaterial är begränsad eftersom den brinner vid relativt låga temperaturer. Magnesium legeras ofta med aluminium, vilket gör aluminium lättare att valsa, extrudera och svetsa. Magnesium-aluminiumlegeringar används där starka, lätta material krävs, t.ex. i flygplan, missiler och raketer. Kameror, hästskor, basebollfångarmasker och snöskor är andra föremål som tillverkas av magnesiumlegeringar.
Magnesiumoxid (MgO), även känd som magnesia, är den näst vanligaste föreningen i jordskorpan. Magnesiumoxid används i vissa antacida, vid tillverkning av deglar och isoleringsmaterial, vid raffinering av vissa metaller från deras malm och i vissa typer av cement. När magnesia kombineras med vatten (H2O) bildar den magnesiumhydroxid (Mg(OH)2), mer känd som magnesiamjölk, som vanligen används som antacidum och laxermedel.
Hydratiserat magnesiumsulfat (MgSO4-7H2O), mer känt som Epsom-salt, upptäcktes 1618 av en bonde i Epsom, England, när hans kor vägrade dricka vattnet från en viss mineralbrunn. Han provade vattnet och fann att det smakade mycket bittert. Han märkte också att det hjälpte till att läka repor och utslag på huden. Epsom-salt används fortfarande idag för att behandla mindre hudskador.
Andra magnesiumföreningar är bland annat magnesiumkarbonat (MgCO3) och magnesiumfluorid (MgF2). Magnesiumkarbonat används för att tillverka vissa typer av färger och bläck och tillsätts till bordssalt för att förhindra att det klumpar ihop sig. En tunn film av magnesiumfluorid appliceras på optiska linser för att minska bländning och reflektioner.