氯化镁在常温下呈现出白色结晶状态，也被称为卤水，具有显著的吸湿性。当温度上升至100℃时，它会失去两分子结晶水，表现出一定的热稳定性。在110℃左右，氯化镁开始分解，释放部分盐酸，随着加热温度的升高，到118℃左右时，分解更为显著。氯化镁在溶剂中的溶解性较强，1克可在0.6毫升的水中、0.3毫升的沸水中，以及2毫升的乙醇中完全溶解。它的水溶液具有中性特性，pH值大约为7，相对密度约为1.56。值得注意的是，氯化镁对生物体有刺激性，对人体安全有一定风险，半数致死量（大鼠经口）为2800毫克/千克。
对于化学品的识别，氯化镁的国际通用化学名称的CAS号为7791-18-6，这是其身份的重要标志，用于化学研究和工业生产中的区分和追踪。
氯化镁，通常含有六个分子的结晶水，即MgCl2·6H2O，易潮解，置于干燥空气中会风化而失去结晶水。为单斜晶体，有咸味，有一定腐蚀性。用于制金属镁、消毒剂、冷冻盐水、陶瓷，并用于填充织物、造纸等方面。其溶液与氧化镁混合，可成为坚硬耐磨的镁质水泥。