镁是一种重要的营养素，也是细胞内第二丰富的阳离子。大部分镁离子与核糖体、多聚核苷酸、ATP 结合，因此细胞内游离镁含量非常低。镁在机体的功能复杂多样，涉及细胞内许多重要的代谢及生物化学过程，如能量产生、糖酵解、核酸与蛋白质合成等。镁还有助于维持电解质平衡及钙、钠、钾稳态，稳定膜兴奋性，对氧化反应、免疫、神经肌肉功能和骨发育也很重要，而且镁的作用已超出 DNA 和蛋白质合成、DNA 修复和糖酵解的范畴，由于细胞内激酶、ATP 酶、鸟苷酸环化酶和腺苷环化酶均依赖 Mg-ATP发挥正常功能，所以 Mg²⁺几乎涉及细胞内每一个过程。

镁具有抗炎性，也是钙通道拮抗剂，可以刺激血管舒张剂前列环素和一氧化氮产生，改变血管对血管活性激动剂的反应。而且作为细胞内 Ca²⁺的生理性拮抗剂，Mg²⁺/Ca²⁺比率对 Ca²⁺-ATPase 和其他Ca²⁺运输蛋白的活性十分关键。胞内很小的 Mg²⁺的变化就会干扰 Ca²⁺信号通路或 Ca²⁺毒性。镁对脑、心和骨骼肌的生理功能十分重要。已证实补充镁有利于治疗先兆子痫、偏头痛、抑郁、冠状动脉病变和哮喘等疾病。