Magnezij je četvrti najzastupljeniji kation u organizmu. Odrasla osoba teška 70 kg ima oko 2000 mEq magnezija u tijelu. Oko 50% ukupnog magnezija nalazi se u kostima i nije dostupno brzoj izmjeni s drugim tjelesnim prostorima. Izvanstanična tekućina sadrži oko 1% ukupne količine magnezija u tijelu. Ostatak se nalazi unutar stanica. Normalne koncentracije magnezija u serumu iznose 1.8 do 2.6 mg/dL (0.74 do 1.07 mmol/L).

Održavanje serumskih konentracija magnezija poglavito ovisi o unosu hranom te o bubrežnom i crijevnom zadržavanju. Unutar 7 dana od započinjanja dijete siromašne magnezijem, njegovo izlučivanje stolicom i mokraćom pada na oko 12.5 mg/dan (0.5 mmol/dan).

Oko 70% magnezija u serumu filtrira se bubrezima, ostatak je vezan za proteine. Potonje ovisi o pH vrijednosti.

Koncentracija serumskog magnezija nije usko vezana za ukupnu, kao ni za unutarstaničnu količinu magnezija. Ipak, teška hipomagnezemija može ukazivati na smanjenje tjelesnih depoa. Hipermagnezemija je najčešće uzrokovana bubrežnim zatajenjem.

Funkcija mnogih enzima ovisi o magneziju. Neophodan je u svim enzimskim procesima koji uključuju ATP, kao i u nizu enzima uključenih u metabolizam nukleinskih kiselina. Magnezij je također potreban za aktivnost kofaktora tiamin pirofosfata, a čini se da stabilizira strukturu makromolekula kao što se DNK i RNK.

Metabolizam magnezija je također usko, iako još nedovoljno jasno, povezan s metabolizmom kalcija i kalija.