Υπάρχουν δύο κύριοι  μηχανισμοί πρόκλησης υπομαγνησιαιμίας, απώλειες μαγνησίου από το γαστρεντερικό και απώλειες από τους νεφρούς.

Η υπομαγνησιαιμία προκύπτει εύκολα γιατί ο μηχανισμός αναπλήρωσης του ελλείμματος μαγνησίου βασίζεται στην κινητοποίηση της αποθηκευμένης μεγάλης ποσότητας μαγνησίου που υπάρχει στα οστά. Αυτή όμως είναι μια διαδικασία που καθυστερεί εβδομάδες.

Η υπομαγνησιαιμία ανάλογα με την αιτία της, μπορεί να συνυπάρχει με υποκαλιαιμία, υπασβεσταιαιμία ή υπερασβεστιαιμία.

Απώλειες από το ΓΕΣ

Αιτίες είναι τα διαρροϊκά σύνδρομα είτε οξεία είτε χρόνια και οι επεμβάσεις παράκαμψης για νοσηρή παχυσαρκία. Επίσης παρατηρείται σε οξείες παγκρεατίτιδες μαζί με υπασβεστιαιμία.

Απώλειες από τους νεφρούς

Αιτίες είναι τα διουρητικά τόσο της αγκύλης όσο και τα θειαζιδικά ενώ τα καλιοσυντηρητικά όπως η αμιλορίδη μειώνουν την αποβολή του μαγνησίου.

Ο αλκοολισμός είναι επίσης αιτία μέσω της ελαττωμένης διαιτητικής πρόσληψης τροφών πλούσιων σε μαγνήσιο όσο και μέσω τοξικής δράσης του αλκοόλ στο νεφρικό σωληνάριο.

Η υπερασβεστιαιμία μπορεί να προκαλεί υπομαγνησιαιμία.

Φάρμακα όπως οι αμινογλυκοσίδες, η αμφοτερικίνη, η σισπλατίνη, η κυκλοσπορίνη, τα αντισώματα εναντίον του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα, μπορεί να προκαλέσουν υπομαγνησιαιμία.

Διαταραχές της σωληναριακής λειτουργίας όπως μετά από οξεία σωληναριακή νέκρωση, μετά από άρση απόφραξης ή μετά από μεταμόσχευση μπορεί να προκαλέσουν χαμηλά επίπεδα μαγνησίου. Το ίδιο συμβαίνει και στα σπάνια κληρονομικά νοσήματα όπως τα σύνδρομα Bartter και Gitelman.

 Άλλη αιτία υπομαγνησιαιμίας είναι ο σακχαρώδης διαβήτης.