Magnesium is samen met kalium één van de belangrijke intracellulaire kationen. Mg2+ is een cofactor van verschillende enzymsystemen en speelt een belangrijke rol bij het energie-metabolisme (als substraat Mg2+.ATP) en beïnvloedt door activering van Na+.K+.ATP-ase en Ca2+.ATP-ase de in-en efflux van natrium, kalium en calcium en daardoor de neuromusculaire prikkelbaarheid.
Magnesium in de voeding wordt geresorbeerd ter hoogte van de dunne darm en de resorptie is omgekeerd evenredig met de magnesium-inname. Magnesium wordt voornamelijk door de nieren uitgescheiden. Door een effectieve renale regulatie (glomerulaire filtratie en tubulaire terugresorptie) wordt het serum-Magnesium op peil gehouden bij een sterk variërende Mg-belasting.
Toegenomen magnesium-serum concentraties komen onder andere voor bij renaal falen, acute diabetische acidose, dehydratatie en bij de ziekte van Addison. Hypermagnesemie veroorzaakt een depressie van het centraal zenuwstelsel, algemene anesthesie en verlamming van de ademhalingsspieren. Het verandert de geleiding in het hart waardoor een hartstilstand kan ontstaan.
Hypomagnesemie wordt waargenomen onder andere bij alcoholmisbruik, malabsorptie, ernstige diarree, acute pancreatitis, therapie met diuretica en nierstoornissen zoals glomerulonefritis en tubulaire reabsorptie defecten. Gedaalde Magnesium-serum concentraties kunnen leiden tot tetanie, convulsies en aritmie.