Nato a Pesaro  il 2 febbraio 1982, inizia la sua carriera come mistista e ranista nuotando per il Pesaro Nuoto, ottenendo buoni risultati a livello nazionale. Trasferitosi a Torino per studiare, continua a nuotare e qui viene cambiata la sua specialità, che diventa lo stile libero. La scelta si rivela azzeccata visto che nel 2003 ottiene la sua prima convocazione nella nazionale assoluta per i Campionati mondiali di Barcellona. Nella rassegna iridata ben figura nella staffetta 4x100 stile libero, dove nuota una prima frazione in batteria da 49"41, e un'ultima frazione in finale da 48"13, portando l'Italia al 6° posto in 3'15"99; inoltre nuota la prima frazione della 4x200 stile libero in batteria in 1'49"40, ma in finale non viene schierato per fare spazio al più esperto Emiliano Brembilla. La stagione 2003-2004, quella olimpica, comincia per Magnini con i Campionati Europei in vasca corta di Dublino, dove è secondo solo a Pieter van den Hoogenband nei 100 stile libero (47"32, record italiano, contro il 46"81 dell'olandese), gara nella quale conquista la sua prima medaglia a livello internazionale. Il suo cammino di avvicinamento agli Europei e alle Olimpiadi passa per i Campionari italiani assoluti primaverili, nel marzo 2004, dove stupisce nei 200 stile libero nuotando 1'47"20 e nuota un buon 100 stile libero in 49"09, nuovo record italiano. In maggio si svolgono i Campionati europei di nuoto a Madrid: l'Italia ha buone possibilità nella 4x100 stile libero, e le sfrutta in pieno, vincendo l'oro in 3'15"66, soprattutto grazie al contributo decisivo di Magnini nell'ultima frazione (48"28). Il pesarese è uno tra i favoriti nei 100 stile libero: qualificatosi con il 1° tempo (49"19), Magnini entra in acqua in finale senza timore per il suo grande avversario, l'olimpionico Pieter van den Hoogenband, e, dopo una prima parte di gara d'attesa (passaggio ai 50 in 23"93), sorpassa l'olandese ai 75 metri e si invola verso il titolo continentale, conquistato a suon di record italiano in 48"87 (chiusura a 24"94). Magnini è uno tra i favoriti anche nella distanza doppia, i 200m, ma non riesce a impensierire Van den Hoogenband, e deve accontentarsi del bronzo a pari merito con Massimiliano Rosolino in 1'48"69. Nella 4x200 stile libero contribuisce al trionfo dell'Italia con una frazione da 1'48"19. Con i 3 ori e il bronzo di Madrid Magnini si presenta alle Olimpiadi come uno tra i migliori e i più attesi nuotatori europei, ma la condizione non è la stessa di Madrid, e rinuncia a disputare i 200 stile libero. In staffetta la squadra azzurra resta ai piedi del podio (4°, frazione di Magnini da 48"30); nei 100 stile libero Magnini, nonostante una condizione non ottimale, è deciso a far bene, e si qualifica per la finale con il 3° tempo (48"91). In finale si presenta come uno dei favoriti per il podio, ma un passaggio troppo lento (23"84, contro i 22"80 del sudafricano Schoeman) gli precludono il podio. Magnini deve accontentarsi del 5° posto (48"99) in una gara stellare, vinta da Pieter van den Hoogenband (48"17) su Roland Schoeman (48"23) e Ian Thorpe (48"56). Nella 4x200 stile libero Magnini nuota l'ultima frazione, nella quale difende la medaglia di bronzo, che l'Italia aveva costruito già nelle prime 3 frazioni con Brembilla, Rosolino e Cercato, con una frazione da 1'47"58.

Il successivo appuntamento internazionale di Magnini sono i Campionati europei di nuoto in vasca corta del 2004, a Vienna: Magnini perde i 100 stile libero da Bousquet (47"66 contro 47"52), ma si riscatta prontamente battendo Rosolino sui 200m (1'44"57). Il grande appuntamento del 2005 sono i Campionati mondiali di nuoto 2005 di Montreal; Magnini si presenta in ottima condizione, ma non riesce a disputare la finale della 4x100 stile libero per via dell'eliminazione della squadra azzurra in batteria. Esordisce allora nei 200 stile libero, ma viene eliminato per un soffio nelle semifinali (9° in 1'48"34). Determinato, centra la finale dei 100 stile libero in 48"73, 3° tempo di qualificazione dietro ai sudafricani Schoeman e Neethling, grandi favoriti, proponendosi come possibile outsider per la finalissima. In finale Schoeman è velocissimo al passaggio dei 50 (22"42), ma anche Magnini spinge ottenendo a metà gara un ottimo tempo di passaggio per il suo standard (23"14, -0"03 rispetto al tecord mondiale di Pieter van den Hoogenband). I secondi 50 metri di Magnini sono irresistibili, e sorpassa prima Ryk Neethling (terzo in 48"34), poi, negli ultimi 10 metri, Roland Schoeman (argento in 48"28), conquistando una storica medaglia d'oro per l'Italia con il tempo clamoroso di 48"12, seconda miglior prestazione di tutti i tempi, a soli 0"28 dal record di Pieter van den Hoogenband. Magnini è il primo italiano a vincere il titolo mondiale sui 100 stile libero, ed è il quarto uomo italiano a vincere un oro mondiale dopo Giorgio Lamberti, Massimiliano Rosolino e Alessio Boggiatto. Il giorno dopo questo storico trionfo, nuota una frazione nella 4x200 stile libero da 1'47"23, ma il suo apporto non basta alla squadra azzurra per salire sul podio.

Magnini, ormai campione affermato, si presenta ai Campionati europei in vasca corta di Trieste, a dicembre 2005, con la responsabilità di dover portare all'Italia due medaglie d'oro. E il pesarese non tradisce: sui 100 stile libero, dopo una semifinale a suon di record europeo (46"55), in finale conduce una gara d'attacco (1° al passaggio in 22"49) e chiude con un nuovo record europeo (46"52). Queste prestazioni clamorose lo spingono a forzare a dismisura il passaggio ai 100m nella finale dei 200 stile libero (49"31, al di sotto del record del mondo di Thorpe), per poi cedere un poco nel finale, chiudendo comunque con l'oro in 1'42"89, tempo eccezionale. Importante nel 2006 la sua partecipazione alla tappa di Coppa del Mondo di New York (a febbraio), nella quale, dopo essere stato battuto sui 100 stile libero, mette in scena un duello spettacolare con il campionissimo statunitense Michael Phelps, duello dal quale esce sconfitto con onore (1'42"94 contro 1'42"78). Abbastanza sottotono la sua partecipazione ai Campionati mondiali in vasca corta di Shangai (aprile 2006), nei quali viene battuto sia sui 100m che sui 200m, con tempi relativamente modesti, dal campione sudafricano Ryk Neethling; comunque è decisivo il contributo del campione pesarese alle due staffette italiane (4x100 e 4x200) che ottengono due prestigiosi titoli mondiali in vasca corta. L'appuntamento clou dell'estate 2006 sono gli Europei di Budapest, dove Magnini riuscirà a confermare tutte le medaglie vinte a Madrid: è oro nei 100 stile libero, nella 4x100 e nella 4x200 stile libero; bronzo nei 200 stile libero. La finale dei 100 è molto tesa, con un passaggio lento di Magnini (23"82); nonostante i suoi secondi 50 metri non siano brillanti ed efficaci come al solito, riesce comunque a vincere in un "modesto" 48"79 battendo di misura l'arrembante svedese Stefan Nystrand e l'esperto fuoriclasse olandese Pieter van den Hoogenband. Simpatica la scenetta a fine gara del pesarese, che indossa una corona portata dai suoi amici: da quel momento Magnini è "Re Magno".

La stagione 2006-2007 è diversa dalle altre, in quanto ci sono i mondiali a marzo, con un titolo da confermare, che richiedono una preparazione mirata. Nonostante una condizione non ancora massimale, Magnini conferma la sua tenacia ai Campionati Europei in vasca corta di Helsinki (dicembre 2006), dove, dopo aver trascinato l'Italia al bronzo nella 4x50 mista con una frazione nei 50 stile da 21"10, vince la tiratissima finale dei 100 stile libero grazie alla sua grande concentrazione. Infatti lo svedese Nystrand partiva favorito, in virtù di una migliore condizione, ma in finale Magnini fa valere tutte le sue doti, battendolo con un ottimo tempo di 46"81; a fine gara esplode la gioia del campione pesarese, che dall'entusiasmo si strappa il costumone. Il giorno dopo la finale dei 100 domina i 200 con una prestazione impressionante: passa ai 100 in 51"03, chiude in 51"51, per un 1'42"54 complessivo che è il nuovo record italiano.

I campionati mondiali di Melbourne 2007 chiamano Magnini a una difficile riconferma: gli avversari sono tanti e agguerriti. Già durante il primo giorno di gare, Magnini lancia un segnale chiarissimo: nuota l'ultima frazione della 4x100 stile italiana sia in batteria (47"39), sia in finale (47"18), conducendo l'Italia a uno storico argento a suon di record europeo. Disertati i 200m, come programmato, Magnini si concentra sui 100m, anche se un problemino alla spalla gli impedisce di rendere al meglio. Qualificatosi agevolmente per la finale (48"60), Magnini è l'uomo da battere per la finale. E la finale è tesissima; Magnini riesce a produrre un passaggio molto veloce (23"24), ma manca di sufficiente brillantezza negli ultimi 50m per fare il vuoto. Il finale è incertissimo, con tutti gli otto concorrenti racchiusi in un soffio. Magnini la spunte di carattere (48"43), anche se deve condividere il primo gradino del podio con il bravo canadese Brent Hayden. Magnini diventa così il terzo nuotatore della storia a confermarsi campione del mondo sui 100 stile libero; in precedenza ci erano riusciti solo due campionissimi del calibro di Matt Biondi e Alexander Popov. Ormai è la consacrazione definitiva per il pesarese.

L'obiettivo centrale della stagione 2007-2008 è l'Olimpiade di Pechino, dove Magnini può scrivere un'altra pagina importantissima della storia del nuoto italiano. Quesra importantissima stagione comincia con gli Europei in corta di Debrecen, appuntamento non preparato al massimo, dove Magnini è chiamato a scontrarsi con atleti molto in forma sia sui 100m (Nystrand, autore poche settimane prima di uno stratosferico record del mondo, e il francese Bernard) che sui 200m (il tedesco Biedermann). I 100 stile libero sono vinti da Bernard, che in una gara tesissima precede con 46"39 Nystrand e Magnini, autore di una buona prestazione (46"90). Sui 200 stile libero è ancora una volta il carattere del pesarese a fare la differenza: Magnini è oro in 1'43"50, e batte per soli 10 centesimi il tedesco Biedermann; per "Re Magno" si tratta del quarto titolo consecutivo agli europei in vasca corta sui 200 stile libero.

Il secondo grande appuntamento della stagione 2007-2008 è il Campionato europeo in vasca lunga di Eindhoven, in Olanda. La condizione di Magnini non è quella dei giorni migliori, e nella staffetta 4x100 stile libero, pur conducendo l'Italia all'argento (3'15"77), nuota una frazione sottotono (48"20). Nei 200 stile libero viene eliminato in batteria (7° in 1'48"87, ma fuori perché ultimo tra gli italiani). Anche nei 100 stile libero deve abdicare: in finale si classifica terzo in 48"53, alle spalle del francese Alain Bernard (record mondiale con 47"50) e dello svedese Nystrand (48"40).

Terminata l'esperienza estiva de L'isola dei famosi, Magnini torna e vince: il 27 novembre 2008 si aggiudica i 100 metri stile libero ai campionati italiani in vasca corta nuotando in un buon 47"15.

Il 29 luglio 2009, ai Mondiali di Roma in vasca lunga, stabilisce il nuovo primato italiano dei 100 stile libero, un 48"04 che non gli basta però per conquistare l'ingresso in finale.

I suoi primati personali in vasca da 50 metri sono:

    * 50m stile libero: 22"51 (Roma, 2008)
    * 100m stile libero: 48"04 (Roma, 2009)
    * 200m stile libero: 1'46"89 (Riccione, 2009)
    * 50m dorso: 26"66 (Livorno, 2008)
    * 50m rana: 27"58 (Riccione, 2009)
    * 200m misti: 2'04"86 (Roma,2004)
    * 100m stile libero, frazione di staffetta: 46"84 (Pechino, 2008)
    * 200m stile libero, frazione di staffetta: 1'44"12 (Pechino, 2008)

   

I suoi primati personali in vasca da 25 metri sono:

    * 50m stile libero: 21"99 (Trieste, 2005)
    * 100m stile libero: 46"26 (Istanbul, 2009)
    * 200m stile libero: 1'41"65 (Istanbul, 2009)
    * 50m dorso: 25"12 (Saint-Paul, 2007)
    * 50m rana: 26"47 (Viterbo, 2008)
    * 50m farfalla: 23"86 (Trieste, 2005)
    * 100m farfalla: 53"05 (Verona, 2006)
    * 100m misti: 53"58 (Trieste, 2005)
    * 200m misti: 1'58"38 (Trieste, 2005)
    * 50m stile libero, frazione di staffetta: 20"44 (Rijeka, 2008)
    * 100m stile libero, frazione di staffetta: 46"69 (Shangai, 2006)
    * 200m stile libero, frazione di staffetta: 1'43"33 (Shangai, 2006)
    * 50m farfalla, frazione di staffetta: 23"28 (Trieste, 2005)