氯化镁主要用于制金属镁，用做消毒剂、灭火剂、冰盐冷冻剂，也应用于陶瓷、纺织、造纸等工业。氯化镁溶液跟氧化镁按一定比例混合，俗称镁氧水泥，质坚硬耐磨，如加入木屑、刨花做填料可制成人造大理石、刨花板等。将氯化镁跟镁砂混合，可做炼钢炉衬里。海水及盐卤中均含氯化镁。用氧化镁或菱苦土跟盐酸反应可制得。
海水含氯化镁0.32% (质量)，是目前生产氯化镁的主要原料。地下咸水也是生产氯化镁的重要资源。亦可由菱镁矿(MgCO3)与盐酸反应而制得。主要用于制镁工业。电解氯化镁和氯化钾混合物熔体，镁离子在阴极放电析出镁。1982年统计，世界电解镁的原料(氯化镁)1/3多来自海水。氯化镁易吸湿，纺织业用它填充织物以保持棉花的湿度而使其柔软，每年用量以万吨计。氯化镁在水中溶解度为54.2克/100毫升，与冰混合用作冷冻剂。氯化镁溶液与氧化镁混合所得稠浆数小时后凝成固体，称镁质水泥，坚硬耐磨并易于磨光，用于补牙;在凝固前与木屑、锯末等混合，用于制桌面、地板等;亦可用于制造砂轮及用作粘合剂。此混合物凝固原理是形成—Mg—O—Mg—O—Mg—型长链，而以OH-或Cl原子为链的末端。
氯化镁用作粒状化肥和棉花脱叶剂的原料; 树脂盐析促进剂；糖结晶促进剂；高浓度水溶液可使冰点大大降低(21%时为-30℃)，可用作冷冻剂及公路防结冰剂；低温用消泡剂、灭火剂、消毒剂；陶瓷原料；造纸填料;太阳能设备的蓄热体;废水处理时的絮凝剂;我国GB2760—96 规定可用豆制品的凝固剂;脱水剂;废气中氯化氢气的吸收剂，采用石灰法吸收二氧化硫时的添加剂，可改善吸收效果;食品添加剂，作为矿物质补充剂、日本清酒发酵助剂、肉类食品组织改进剂、运动员饮料；人工海水添加剂；医药用作输液及人工透析液；建筑材料及电炉修补材料；电解熔融生产金属镁的原料；有机反应催化剂；镁水泥原料；羊毛精制剂。