El magnesio ha sido ampliamente utilizado para modificar las superficies de implantes de titanio debido a su importante función en la promoción de la diferenciación osteogénica. Se ha demostrado que la autofagia desempeña un papel vital en el metabolismo óseo. La existencia de una asociación entre la autofagia y el magnesio en la promoción de la diferenciación osteogénica sigue siendo incierta. En el presente estudio, nos centramos en investigar el papel de los iones de magnesio en la actividad osteogénica temprana y el mecanismo subyacente relacionado con la autofagia. Diferentes concentraciones de magnesio se incorporaron en capas de superficie de titanio microestructuradas utilizando la técnica de oxidación por micro-arco (MAO). La incorporación de magnesio benefició la adhesión celular, la expansión y la viabilidad; atenuó las concentraciones intracelulares de ATP y los niveles de p-mTOR; y aumentó los niveles de p-AMPK. Esto indica el papel vital de la vía de señalización AMPK/mTOR relacionada con el ATP en el proceso de autofagia asociado con la diferenciación osteogénica de las células madre mesenquimatosas de médula ósea (BMSCs) inducida por la modificación de magnesio en las superficies de titanio. La diferenciación osteogénica mejorada y la actividad de autofagia celular mejorada de las BMSCs en su medio de extracción confirmaron aún más la función de los iones de magnesio. Los resultados del presente estudio avanzan nuestra comprensión del mecanismo por el cual el magnesio regula la diferenciación osteogénica de las BMSCs a través de la regulación de la autofagia. Además, dotar a los implantes de la capacidad de activar la autofagia puede ser una estrategia prometedora para mejorar la oseointegración en el campo de la medicina traslacional en el futuro.