镁摄入不足、镁排出过多或细胞外的酶转入细胞内都可引起低镁血症，血清酶浓度低于0.75mmol/L称为低镁血症。由于长期的进食或厌食或长期静脉营养，又没有补充镁，可以造成镁摄入不足。如果小肠病变，比如小肠手术切除、严重的腹泻，或长期胃肠减压引流，使得镁在消化道吸收减少，排出增多，经过胃肠道丢失镁。另外某些疾病可以造成肾排出过多的镁，像大量的使用利尿剂、速尿、利尿酸，可以抑制髓袢升支粗段对镁的重吸收，渗透性的利尿剂、甘露醇、尿素或高渗的葡萄糖，也可以使镁从尿中排出增多。
高钙血症可以引起低镁血症，钙和镁在肾小管中被吸收时是相互竞争作用，因此任何原因导致的高钙血症，都可以使肾小管重吸收，镁减少。糖尿病酮症酸中毒也可以出现低镁血症，因为胃肠不全麻痹、腹泻，经常在糖尿病酮症酸中毒出现，使得镁吸收障碍，但主要是肾对镁的排出过多，因为酸中毒明显的妨碍肾小管对镁的重吸收。另一方面高血糖也可以引起渗透性利尿，严重的甲状旁腺功能减退，由于甲状旁腺激素减少，肾小管对镁和磷酸盐的重吸收减少，因而肾排镁增多，甲状腺功能亢进。甲状腺激素可以抑制肾小管重吸收镁，肾脏的疾病像急性、器质性的肾功能衰竭、多尿及慢性肾盂肾炎，可以产生渗透性的利尿和肾小管功能受损害，导致肾排镁增多。酒精中毒，酒精可以抑制肾小管对镁的重吸收，细胞外的镁转入细胞内，胰岛素治疗糖尿病酮症酸中毒的时候，因为促进糖原的合成，使得镁过多的转入细胞内，细胞外液镁缺少。治疗低镁血症，一方面防治原发病，以去除引起低镁的原因，另外需要积极的补镁。