Bár a világegyetemben a nyolcadik, a földkéregben pedig a hetedik leggyakoribb elem, a magnézium a természetben sohasem fordul elő szabadon. A magnéziumot először Sir Humphry Davy angol kémikus izolálta 1808-ban magnézium-oxid (MgO) és higany-oxid (HgO) keverékének elektrolízise révén. Manapság a magnézium kivonható a dolomit (CaCO3-MgCO3) és a karnallit (KCl-MgCl2-6H2O) ásványokból, de leggyakrabban tengervízből nyerik. Minden köbkilométer tengervíz körülbelül 1,3 milliárd kilogramm magnéziumot tartalmaz (12 milliárd font köbkilométerenként).
A magnézium ragyogó fehér fénnyel ég, és pirotechnikában, fáklyákban és fényképészeti vakukban használják. A magnézium a legkönnyebb fém, amelyből tárgyakat lehet építeni, bár szerkezeti anyagként való felhasználása korlátozott, mivel viszonylag alacsony hőmérsékleten ég. A magnéziumot gyakran ötvözik alumíniummal, ami megkönnyíti az alumínium hengerlését, extrudálását és hegesztését. A magnézium-alumínium ötvözeteket ott használják, ahol erős, könnyű anyagokra van szükség, például repülőgépekben, rakétákban és rakétákban. A fényképezőgépek, a patkók, a baseball elkapók maszkjai és a hócipők szintén magnéziumötvözetekből készülnek.
A magnézium-oxid (MgO), más néven magnézia, a második leggyakoribb vegyület a földkéregben. A magnézium-oxidot egyes savlekötőkben, tégelyek és szigetelőanyagok készítésénél, egyes fémek ércekből történő finomításánál és egyes cementtípusokban használják. Vízzel (H2O) egyesülve a magnézia magnézium-hidroxidot (Mg(OH)2) képez, ismertebb nevén magnéziumtejet, amelyet általában savlekötőként és hashajtóként használnak.
A hidratált magnézium-szulfátot (MgSO4-7H2O), ismertebb nevén Epsom-sót 1618-ban fedezte fel egy farmer az angliai Epsomban, amikor tehenei nem voltak hajlandók meginni egy bizonyos ásványi kút vizét. Megkóstolta a vizet, és megállapította, hogy nagyon keserű íze van. Azt is észrevette, hogy segített meggyógyítani a bőrén lévő karcolásokat és kiütéseket. Az Epsom-sót ma is használják kisebb bőrhorzsolások kezelésére.
Az egyéb magnéziumvegyületek közé tartozik a magnézium-karbonát (MgCO3) és a magnézium-fluorid (MgF2). A magnézium-karbonátot bizonyos típusú festékek és tinták előállításához használják, és az étkezési sóhoz adják, hogy megakadályozzák a sósodás kialakulását. Vékony magnézium-fluorid réteget alkalmaznak optikai lencsékre, hogy csökkentsék a tükröződést és a tükröződéseket.