本发明一种制备4N级硫酸镁的方法以含镁的卤水为料液、P507为萃取剂、仲辛醇为改性剂,由满载分馏萃取分离NaKMg/MgCaPbAlFe、满载分馏萃取分离NaK/Mg和分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe三个步骤组成,直接制备4N级硫酸镁溶液。目标产品4N级硫酸镁溶液的纯度为99.991%~99.998%,镁的收率为96%~98%。本发明具有产品纯度高、镁的收率高、试剂消耗少、分离效率高、工艺流程短、生产成本低等优点。