Le altre particelle subatomiche che compongono un atomo di magnesio oltre ai protoni e agli elettroni sono i neutroni. I protoni hanno carica positiva, gli elettroni hanno carica negativa e i neutroni non hanno carica. Il nucleo di un atomo di magnesio contiene 12 protoni e 12 neutroni, mentre la nuvola di elettroni contiene 12 elettroni. Il numero di protoni in un atomo determina di quale elemento si tratta, quindi tutti gli atomi di magnesio hanno 12 protoni. Il numero di neutroni può però variare dando origine a diversi isotopi dello stesso elemento. Il magnesio ha tre isotopi stabili:magnesio-24, magnesio-25 e magnesio-26. I tre isotopi del magnesio hanno rispettivamente 12, 13 e 14 neutroni.