Les autres particules subatomiques qui composent un atome de magnésium, outre les protons et les électrons, sont les neutrons. Les protons sont chargés positivement, les électrons sont chargés négativement et les neutrons n’ont aucune charge. Le noyau d'un atome de magnésium contient 12 protons et 12 neutrons, tandis que le nuage électronique contient 12 électrons. Le nombre de protons dans un atome détermine de quel élément il s’agit, donc tous les atomes de magnésium ont 12 protons. Le nombre de neutrons peut cependant varier, donnant naissance à différents isotopes du même élément. Le magnésium possède trois isotopes stables :le magnésium-24, le magnésium-25 et le magnésium-26. Les trois isotopes du magnésium possèdent respectivement 12, 13 et 14 neutrons.