与晶态镁合金相比，非晶镁合金具有长程无序、短程有序的结构特点，属于热力学的亚稳态，在微观结构上更像是非常黏稠的液体而不像固体，它与晶态金属最大的区别在于不具有晶格和晶界等典型特征。

通过快速凝固方法已经在Mg-Zn、Mg-Cu、Mg-Ni、Mg-Ca、Mg-Y、Mg-RE（RE为稀土元素）等二元系，Mg-M-Y（M为Zn、Cu、Ni等过渡族元素）、Mg-M-RE、Mg-Ca-Al、Mg-Zn-Ca、Mg-M-Si、Mg-M-Ge等三元系，以及其他多元系合金中制备得到了非晶镁合金。在这些合金中，Mg-Ni-Ca非晶合金的最高抗拉强度可达到1160兆帕，比强度达600兆帕/（克·厘米^-3）；Mg-Ni-Ca非晶合金在323开时的吸氢能力远高于相应的晶态合金；而Mg-Ni-Y和Mg-Zn-Ca非晶合金则分别具有良好的耐蚀性能和生物医用性能。

非晶镁合金由于其独特的结构特点，在力学性能、耐蚀性能、生物性能、储氢性能等方面具有显著的优点。Mg-Cu-Y和Mg-Cu-RE系合金可在较宽的成分区间内能形成块状非晶合金，其中，Mg-Cu-Gd和Mg-（Cu、Ag）-Gd合金的非晶形成临界直径分别超过了10毫米和25毫米，高非晶形成能力使得非晶镁合金作为结构材料使用成为可能。