Se ha prestado considerable atención a las nanopartículas de óxido de magnesio últimamente debido a su potencial antimicrobiano, baja toxicidad para los humanos, alta estabilidad térmica, biocompatibilidad y bajo costo de producción. Sin embargo, su transformación exitosa en medicamentos sostenibles está limitada por su baja permeabilidad a las membranas, lo que reduce su biodisponibilidad en las células objetivo. En este trabajo proponemos nanopartículas de óxido de magnesio dopadas con cerio (MgOCeNPs) como una solución poderosa a las limitaciones mencionadas anteriormente y se comparan con nanopartículas de MgO por su permeabilidad a las membranas y actividad antimicrobiana. Tanto las nanopartículas puras como las dopadas con Ce fueron caracterizadas por diversas técnicas espectroscópicas y microscópicas, en las que un examen de difracción de rayos X (XRD) revela los patrones de red para las nanopartículas dopadas. Además, la Microscopia de Fuerza Atómica (AFM) reveló la estructura tridimensional (3D) y la altura de la nanopartícula. La estructura cristalina (FCC) de MgO no cambió con el dopaje de Ce. Sin embargo, propiedades microestructurales como el parámetro de red, el tamaño de cristalito y la actividad biológica de MgO cambiaron significativamente con el dopaje de Ce. Para evaluar el potencial antimicrobiano de MgOCeNPs en comparación con las nanopartículas de MgO y entender los mecanismos subyacentes, se investigó la actividad antibacteriana contra bacterias patógenas humanas y la actividad antifúngica contra THY-1, una cepa fúngica. Las MgOCeNPs fueron estudiadas por varios métodos, lo que resultó en una fuerte actividad antibacteriana y antifúngica en forma de una zona de inhibición elevada, curva de crecimiento reducida, menor concentración inhibitoria mínima (CIM) y mayor citotoxicidad tanto en cepas bacterianas como fúngicas en comparación con las nanopartículas de MgO. El estudio de la curva de crecimiento mostró una fase estacionaria temprana y prolongada y una fase logarítmica de declive temprano. Tanto las cepas bacterianas como las fúngicas mostraron citotoxicidad dependiente de la dosis con un aumento en la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) intracelulares y formación de poros en la membrana al interactuar con vesículas unilamelares grandes (LUVs) de modelo de fosfatidilcolina de huevo. El mecanismo propuesto de toxicidad de MgOCeNPs es evidentemente la actividad membranolítica e inducción de producción de ROS, lo que puede causar citotoxicidad mediada por estrés oxidativo. Estos resultados confirmaron que las MgOCeNPs son un agente antimicrobiano novedoso y muy potente con una gran promesa de controlar y tratar otros microbios.