Naturlig forekommende magnesium består av 3 stabile isotoper: (78,99 %), (10 %) og (11,01 %). I tillegg er 19 kunstig fremstilte ustabile (og dermed radioaktive) isotoper kjent, hvorav de mest stabile er med halveringstid 20,915 timer og med halveringstid 9,458 minutter. De resterende isotopene har alle halveringstider kortere enn 15 sekunder, og de fleste kortere enn 1 sekund.