Le magnésium est le métal structural le plus léger en usage technique, avec une densité d'environ les deux tiers seulement de celle de l'aluminium, si bien que toute application qui recherche l'allègement lui porte un intérêt particulier. Dans les transports, les pièces moulées sous pression en alliage de magnésium servent aux armatures de volant, aux supports de tableau de bord, aux coques de siège et aux carters de boîte de vitesses, aidant les véhicules entiers à s'alléger et à économiser le carburant ; en aviation et dans l'aérospatial, les alliages de magnésium sont employés dans certains panneaux de fuselage, composants de train d'atterrissage et carters de boîte de transmission d'hélicoptère, où leur résistance spécifique se distingue parmi les matériaux structurels légers. L'électronique grand public est un autre marché en croissance rapide : les pièces moulées sous pression en alliage de magnésium servent aux coques d'ordinateur portable, aux cadres de téléphone mobile et aux corps de caméscopes, alliant finesse, légèreté, dissipation thermique et blindage électromagnétique. Dans la chimie, le magnésium est largement utilisé comme anode sacrificielle pour la protection cathodique des canalisations enterrées, des réservoirs de stockage et des coques de navire, protégeant l'acier en se corrodant en priorité. En métallurgie, le magnésium est un désulfurant et un inoculant ; ajouter une petite quantité de magnésium à la fonte transforme le graphite en nodules, donnant une excellente fonte ductile. Le magnésium est inflammable, si bien que des précautions anti-incendie particulières sont requises lors de sa mise en œuvre et de son stockage ; cela limite certains de ses usages, mais en fait aussi un combustible traditionnel des feux d'artifice, des fusées éclairantes et des compositions pyrotechniques.
L'oxyde de magnésium (MgO), communément magnésie, a un point de fusion aussi élevé que 2 800 °C et est le principal matériau réfractaire basique des fours sidérurgiques, fours à ciment et revêtements de fours électriques ; il sert aussi à fabriquer le ciment à base de magnésie et comme charge plastique thermoconductrice. L'hydroxyde de magnésium (Mg(OH)2) est un retardateur de flamme faiblement alcalin qui se décompose de manière endothermique au chauffage en libérant de l'eau ; il est largement utilisé pour retarder la flamme et supprimer la fumée dans les plastiques, le caoutchouc et les mélanges pour câbles, et sert aussi d'neutralisant des eaux usées acides. Le sulfate de magnésium (MgSO4), communément rencontré sous l'heptahydrate sel d'Epsom, est pris oralement comme laxatif et appliqué extérieurement pour réduire l'enflure ; en agriculture il sert d'engrais magnésiant, et dans l'industrie il est employé dans la teinture et la fermentation. Le chlorure de magnésium (MgCl2) est un intermédiaire de l'extraction du magnésium à partir de l'eau de mer et des lacs salés ; son électrolyse donne le magnésium métallique, et sa solution aqueuse sert aussi d'abat-poussière et de dégivrant routier, ainsi que dans la fabrication du ciment à l'oxychlorure de magnésium. De plus, l'oxyde et l'hydroxyde de magnésium sont utilisés en grande quantité dans la désulfuration des fumées et le traitement des eaux usées acides, et l'oxyde de magnésium est aussi un complément magnésien des aliments pour animaux et des engrais.
