氯化镁溶于水，容易吸湿，溶于水100℃时失去2分子结晶水。常温下其水溶液呈中性。在110℃开始失去部分氯化氢而分解，强热转为氧氯化物，当急速加热时约118℃分解。其水溶液呈酸性熔点118℃，712℃。
水合的氯化镁加热时失水和氯化氢部分生成氯化氢和碱式氯化镁。氯化镁化学式MgCl2。该物质可以形成六水合物，即六水氯化镁MgCl2·6H2O，它包含了六个结晶水。工业上往往对无水氯化镁称为卤粉，而对于六水氯化镁往往称为卤片、卤粒、卤块等。无论是无水氯化镁还是六水氯化镁他们都有一个通性：易潮解，易溶于水。因此在储藏的时候要注意存放在干燥阴凉的地方。