El magnesio se encuentra básicamente en el espacio intracelular (40 %), en los huesos y en los dientes (60 %). Aproximadamente el 0.3 % del magnesio total del cuerpo se encuentra en el suero. Como catión intracelular importante, Mg2+ es un cofactor en más de 300 reacciones con catálisis enzimática implicadas en la fosforilación, la síntesis de proteínas y los procesos metabólicos del ADN. Todas las reacciones enzimáticas dependientes del ATP requieren de Mg2+ como cofactor. Además, el magnesio es un ion dinámico para el transporte transcelular que altera el potencial de membrana y el transporte iónico. Se encuentra involucrado en la transmisión neuromuscular y en la excitabilidad de los músculos esqueléticos y cardíacos. Aproximadamente el 99 % de los iones de magnesio se almacenan en los huesos, los músculos esqueléticos y otros tejidos blandos; menos del 1 % está presente en fluidos extracelulares. La concentración sérica de Mg2+ permanece constante dentro de un intervalo muy estrecho (0.7‑1.10 mmol/L). Aproximadamente el 20 % se une a proteínas (especialmente a la albúmina), el 65 % se ioniza y el resto forma complejos con varios aniones como el fosfato y el citrato. Los niveles séricos se regulan principalmente por los riñones, especialmente a través del bucle ascendente del asa de Henle. Las evidencias nuevas sugieren que el cociente de magnesio sérico/calcio es un indicador importante del estado y/o recambio de magnesio.

La hipomagnesemia es un trastorno habitual, cuya prevalencia llega al 15 % en la población general y al 65 % en pacientes ingresados en las unidades de cuidados intensivos. La hipomagnesemia suele deberse a la pérdida o alteración de la absorción de magnesio en el tracto gastrointestinal o al aumento de la eliminación a través de los riñones. La deficiencia sintomática de magnesio suele estar relacionada con múltiples anomalías bioquímicas como la hipocalemia, la hipocalcemia y la acidosis metabólica. Entre las manifestaciones de la hipomagnesemia grave figuran síntomas neuromusculares (debilidad muscular, apatía, temblores, parestesias, tetania, nistagmo vertical y signos de Chvostek y Trousseau positivos) así como manifestaciones cardiovasculares (p. ej., arritmias auriculares y ventriculares). En casos de hipomagnesemia sintomática suele prescribirse magnesio por vía intravenosa, mientras que el reemplazo oral suele estar indicado para pacientes asintomáticos. La hipermagnesemia suele manifestarse en contextos de insuficiencia renal (fallo renal agudo y crónico) e ingesta excesiva de magnesio que da lugar a manifestaciones neuromusculares y cardiovasculares así como a otras manifestaciones inespecíficas como náuseas, vómitos y enrojecimiento cutáneo