Tlenek magnezu jest tlenkiem zasadowym, który wykazuje ogólną charakterystykę tlenków zasadowych i jest klasyfikowany jako materiał cementujący. Ma postać białego lub prawie białego proszku, który jest bezwonny, pozbawiony smaku i-toksyczny; jest to typowy tlenek metalu ziem alkalicznych o wzorze chemicznym MgO. Ma temperaturę topnienia 2852 stopni, temperaturę wrzenia 3600 stopni i gęstość 3,58 g/cm3 (w temperaturze 25 stopni). Jest rozpuszczalny w kwasach i roztworach soli amonowych, ale nierozpuszczalny w alkoholu. Jego rozpuszczalność w wodzie wynosi 0,00062 g/100 ml w temperaturze 0 stopni i 0,0086 g/100 ml w temperaturze 30 stopni. Wystawiony na działanie powietrza łatwo pochłania wilgoć i dwutlenek węgla, stopniowo przekształcając się w zasadowy węglan magnezu-. Proces ten zachodzi szybciej w przypadku gatunku „lekkiego” niż gatunku „ciężkiego”. W pewnych warunkach reaguje z wodą tworząc wodorotlenek magnezu, wykazując odczyn lekko zasadowy; pH nasyconego roztworu wodnego wynosi 10,3. Jest rozpuszczalny w kwasach i solach amonowych, ale trudno rozpuszczalny w wodzie, dając roztwór zasadowy. Jest nierozpuszczalny w etanolu i wykazuje silne załamanie światła w zakresie widzialnym i bliskim-ultrafioletu. Magnezyt (MgCO₃), dolomit (MgCO₃·CaCO₃) i woda morska to podstawowe surowce do produkcji tlenku magnezu. Tlenek magnezu otrzymywany jest poprzez termiczny rozkład magnezytu lub dolomitu.
Alternatywnie, obróbka wody morskiej wapnem gaszonym daje osad wodorotlenku magnezu, który następnie kalcynuje się w celu wytworzenia tlenku magnezu. Inne metody produkcji wykorzystują jako surowce bloki solanki z chlorku magnezu (otrzymywane w wyniku wszechstronnego wykorzystania wody morskiej) lub odbromowaną solankę; dodanie wodorotlenku sodu lub węglanu sodu powoduje wytrącenie wodorotlenku magnezu lub zasadowego węglanu magnezu, który następnie kalcynuje się w celu uzyskania tlenku magnezu. W Chinach produkcja opiera się głównie na magnezycie, dolomicie, solance lub blokach solanki jako surowcach.