Das am häufigsten vorkommende Isotop von Magnesium hat 12 Neutronen; es wird daher technisch als Magnesium-24 bezeichnet. Um die Anzahl der Neutronen in einem Isotop eines beliebigen Elements zu berechnen, muss die Ordnungszahl dieses Elements von seinem Atomgewicht abgezogen werden. Die Zahl von Magnesium ist 12 und sein Gewicht beträgt etwas mehr als 24.
Magnesium hat drei stabile Isotope: Mg-24, Mg-25 und Mg-26. Von diesen ist Mg-24 das häufigste und macht über 78 Prozent des gesamten natürlich vorkommenden Magnesiums aus. Mg-25 hat ein Neutron mehr als Mg-24 und Mg-26 hat zwei mehr. Instabile Magnesiumisotope reichen von sieben bis 28 Neutronen, aber diese haben Halbwertszeiten, die von Minuten bis Pikosekunden gemessen werden.