O óxido de magnésio normalmente parece branco sob temperatura e pressão padrão. Essa aparência é determinada por sua estrutura cristalina e características de transição eletrônica; quando a luz atinge a superfície do óxido de magnésio, a maior parte da luz no espectro visível é refletida uniformemente, resultando na aparência branca percebida pelo olho humano.
Do ponto de vista da estrutura cristalina microscópica, o óxido de magnésio pertence ao sistema cristalino cúbico com um parâmetro de rede de=0.4212 nm. Esta estrutura espalha a luz de maneira relativamente uniforme e não absorve fortemente nenhum comprimento de onda específico dentro da faixa visível, resultando em uma cor branca cujos detalhes são elaborados no livro 《Analysis of Inorganic Crystal Structures》.
A aparência branca do óxido de magnésio está intimamente ligada à sua ligação química; a natureza iônica das ligações estabiliza a distribuição da nuvem de elétrons, tornando difícil para os elétrons absorverem a energia da luz visível e passarem por transições que alterariam a cor da luz-uma explicação consistente com a teoria clássica das ligações de valência química. Observações experimentais mostram ligeiras variações de cor dependendo do método de preparação, embora o branco continue a ser a tonalidade dominante. Por exemplo, o óxido de magnésio produzido por meio de calcinação em alta-temperatura exibe maior pureza de brancura porque o processo-de alta temperatura cria uma estrutura cristalina mais regular, minimizando assim o impacto das impurezas na cor. Na ciência dos materiais, o óxido de magnésio é frequentemente usado como aditivo para pigmentos brancos; sua excelente estabilidade de brancura e alta opacidade melhoram efetivamente a brancura e a qualidade da cor do pigmento, atributos decorrentes de sua brancura e estabilidade química inerentes. A aparência branca também é influenciada pelas propriedades da superfície-especificamente a quantidade e distribuição de grupos de superfície como hidroxilas-que afetam a reflexão e a absorção da luz. Entretanto, o material geralmente apresenta alta refletividade no espectro visível, resultando em uma aparência branca; resultados de pesquisas relevantes foram publicados na revista《Research on Material Surface Properties express
Mudanças no tamanho das partículas também podem levar a variações sutis na aparência branca. Devido aos efeitos de superfície e aos efeitos de tamanho quântico, o óxido de magnésio em-escala nano exibe um tom de branco ligeiramente diferente,-geralmente com uma tonalidade-branca acinzentada-em comparação com o óxido de magnésio convencional, à medida que as características de dispersão e absorção de luz mudam na nanoescala. Em termos de composição química, o óxido de magnésio puro é virtualmente livre de íons impurezas; conseqüentemente, ele não sofre alterações de cor causadas pela absorção de comprimentos de onda específicos de luz associados a tais impurezas, mantendo assim sua cor branca,-um dos principais motivos pelos quais o óxido de magnésio de alta-pureza é procurado na indústria. No setor cerâmico, o óxido de magnésio serve como matéria-prima vital que confere uma tonalidade branca imaculada aos produtos cerâmicos; esse efeito depende da brancura inerente do material e de sua interação sinérgica com outros componentes em altas temperaturas para garantir a aparência branca e a qualidade do produto final. Fatores ambientais também influenciam a cor do óxido de magnésio; a exposição prolongada a condições úmidas pode fazer com que ele absorva pequenas quantidades de umidade e dióxido de carbono e sofra pequenas reações. Embora isso geralmente não afete sua aparência branca a curto prazo, a exposição-de longo prazo pode conferir uma leve coloração amarelada à superfície.
A aparência branca do óxido de magnésio também está relacionada à interferência da luz e aos fenômenos de difração. Quando a luz brilha na superfície de minúsculas partículas de óxido de magnésio, ocorrem interferência e difração. Sob condições específicas, a superposição desses fenômenos ópticos faz com que o óxido de magnésio pareça branco em geral.