As outras partículas subatômicas que constituem um átomo de magnésio, além dos prótons e dos elétrons, são os nêutrons. Os prótons têm carga positiva, os elétrons têm carga negativa e os nêutrons não têm carga. O núcleo de um átomo de magnésio contém 12 prótons e 12 nêutrons, enquanto a nuvem de elétrons contém 12 elétrons. O número de prótons em um átomo determina qual elemento ele é, então todos os átomos de magnésio têm 12 prótons. O número de nêutrons pode variar, entretanto, dando origem a diferentes isótopos do mesmo elemento. O magnésio possui três isótopos estáveis:magnésio-24, magnésio-25 e magnésio-26. Os três isótopos de magnésio têm 12, 13 e 14 nêutrons, respectivamente.