L'isotope le plus abondant du magnésium possède 12 neutrons ; il est donc techniquement connu sous le nom de magnésium-24. Le calcul du nombre de neutrons dans un isotope de n'importe quel élément consiste à soustraire le numéro atomique de cet élément de son poids atomique. Le nombre de magnésium est 12, et son poids est d'un peu plus de 24.
Le magnésium possède trois isotopes stables : Mg-24, Mg-25 et Mg-26. Parmi ceux-ci, le Mg-24 est le plus courant et représente plus de 78 pour cent de tout le magnésium d'origine naturelle. Mg-25 a un neutron de plus que Mg-24 et Mg-26 en a deux de plus. Les isotopes instables du magnésium vont de sept à 28 neutrons, mais ceux-ci ont des demi-vies mesurées de quelques minutes à quelques picosecondes.