El objetivo de este estudio fue evaluar la eficacia de la dentina autóloga (AD), el injerto xenogénico bovino (BX) y el injerto xenogénico bovino enriquecido con magnesio (BX + Mg) en la curación de defectos óseos craneales críticos (CCBDs) en ratas. Ochenta ratas Wistar machos fueron divididas en cuatro grupos: BX, BX + Mg, AD y el grupo de control (sin intervención). Se crearon y trataron CCBDs de ocho mm con los respectivos biomateriales. La curación se evaluó a los 7, 15, 21 y 30 días después de la cirugía mediante tomografía computarizada de microescaneo (micro-CT), reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real (RT-PCR) y análisis inmunohistoquímico. El análisis de micro-CT mostró que AD tenía el mayor volumen óseo y la menor cantidad de biomaterial residual en el día 30, lo que indica una formación ósea robusta y una resorción eficiente. BX + Mg mostró un volumen óseo significativo pero tenía más biomaterial residual en comparación con AD. RT-PCR mostró que la expresión de osteocalcina (OC), el activador del receptor del factor nuclear B (RANK) y esclerostina (SOST), fue más alta en el grupo AD en el día 21 y el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) en el día 15, lo que indica un aumento de la osteogénesis y angiogénesis en el grupo AD. La tinción inmunohistoquímica confirmó una intensa expresión de BMP-2/4 y SMAD-1/5/8 en el grupo AD, lo que indica propiedades osteoinductivas. El perfil de expresión génica favorable y la biocompatibilidad de AD y BX + Mg los convierten en candidatos prometedores para aplicaciones clínicas en ingeniería de tejidos óseos. Se requiere más investigación para aprovechar completamente su potencial en cirugía regenerativa.