结构上应用的都是镁合金，因为纯镁的强度低。通过合金化，可使镁的强度性能得到很大提高，还可以改善工艺性能、化学性能等。根据合金化元素对二元镁合金力学性能的影响，通常把它们分为三类：可以同时提高强度和塑性的，Al、Zn、Ca、Ag、Ce、Ni、Cu、Th（提高由高到低），而改善塑性的顺序（由高至低）则为Th、Ga、Zn、Ag、Ca、Al、Ni、Cu；提高塑性的作用大，但强化效果较小的元素有Cd、Ti、Li；强化效果明显但使塑性下降的元素有Sn、Pb、Bi、Sb。
　　铝Al  可与镁形成的有限固溶体，是镁合金最常用的合金化元素，也是用量最大的，在镁合金用的合金化元素中，铝的用量几乎占55%左右。在共晶温度时（710k），铝在镁中溶解度为12.7%，在提高合金强度性能的同时，可拓宽合金的凝固区间，改善铸造性能。由于铝在镁中的固溶度随着温度的下降而显著减小，所以镁-铝合金可以进行热处理。镁合金中的最大铝含量一般为10%，否则，合金的塑性会显著下降，应力腐蚀开裂倾向也加大。铝含量为6%，强度与塑性可得到最佳的匹配。镁可与铝形成化合物Al12Mg17。
　　银Ag  在镁中的固溶度大，可达15.5%。银与镁的原子半径相差11%，当Ag溶入Mg中后，形成间隙式固溶体使晶格发生大的畸变，有很强的固溶强化作用，银可以提高镁合金的高温强度和蠕变强度，但降低其抗腐蚀性能。含银的镁合金获得了商业应用。
　　铍Be  镁及镁合金熔体易氧化，添加0.001%Be~0.002%Be能有效地降低镁合金熔体在熔炼铸造时的表面氧化，不过含量稍多时会使晶粒粗化，因此砂型铸件的铍含量应控制。
　　钙Ca  向镁合金添加钙有不少优点：可以降低熔体和铸件热处理时的氧化；细化合金晶粒；提高合金蠕变强度；降低合金的微电池效应，从而可使阴极活性区缩小；少量钙（≤0.3%）可提高合金薄板的可轧制性能，若钙含量＞0.3%，则薄板在焊接时易开裂；含2%Ca的快速凝固AZ91合金的腐蚀速度只有0.2mm/a，仅为不含钙合金的1/4。不过含钙的镁合金也有一些不足之处：钙在水溶液中不稳定，在PH较高的溶液中会形成Ca（OH）2；此外，含钙的镁合金在铸造时，铸件易粘模和热裂。
　　铜Cu  铜是镁合金的一种杂质，变形镁合金的Cu含量应≤0.5%，铸造镁合金的Cu含量应≤0.20%或≤0.10%。铜对镁合金的抗蚀性有较大影响，若其含量＞0.5%，则抗蚀性显著下降，不过铜提高镁合金的高温强度。
　　铁Fe  铁对镁及镁合金的抗蚀性有显著影响，是镁合金应于控制的杂质元素，合金中的最大含量0.005%。
　　锂Li  锂是不常用的工业镁合金化元素，由于锂的密度小（0.534kg/t），所以Mg-Li合金的密度比纯镁的还低。锂可以显著提高镁合金的塑性变形能力，但却降低其强度性能与抗蚀性。锂在镁中的固溶度随着温度的下降而减少，有一定的固溶强化效果。锂增大镁熔体蒸发与燃烧的倾向，因此，宜在真空或保护密封条件下熔炼。
　　镍Ni  镍是镁合金的一种有害杂质，它的作用与铁的相倾，少量镍会大大降低镁合金的抗蚀性，其含量应≤0.005%，个别镁合金如MB1及MB8的最大含量可达0.01%。
　　锰Mn  锰是镁合金的一种常用合金化元素，变形镁合金的含量一般＜3.0%，铸造镁合金的含量则≤0.5%。锰对镁合金的抗拉强度没有影响，但稍提高其屈服强度，锰细化镁合金的晶粒，对其可焊性也有利。锰在镁中的固溶度低。
　　锑Sb  锑可与镁形成化合物Mg3Sb2，它有高的热稳定性，能有效地提高Mg-Al合金的室温及高温强度。锑可以细化Mg-Si合金的晶粒，其效果优于钙的，并改变Mg2Si的形貌。锑与少量混合稀土一同加入Mg-5Al-Zn-ISi合金中，可以明显改善它的抗蚀性，制成室温力学性能优于AZ91合金的，而高温力学性能甚至比AE42合金的还高。