放射性碘-131治疗甲亢是地位最突出、应用最广泛、方法最成熟的核素治疗方法。半个世纪的临床研究及应用已充分证明碘-131治疗的安全性，无致癌、致白血病、遗传损害以及不孕风险。
放射性碘131治疗甲亢一般在核医学科进行，大多数病人在治疗后病情可控制，一次用药可达到治愈。少数病人需要进行第二次治疗。服用131碘后需3周以上才开始出现疗效，3个月内症状逐渐改善，甲状腺缩小，部分病人突眼也可以减轻。6个月~2年症状全部消除。需要进行第二次治疗者要在半年以后进行，最好相隔8~10个月。
甲亢病人服用碘131后一般无不良反应，仅少数病人在服药后2周内出现早期反应，主要有恶心、呕吐、头晕、乏力；另有少数病人有皮疹和瘙痒，一般较轻，可自行消失；有些病人可出现一过性甲亢症状加重，一般为暂时性的，极个别严重者要住院观察；可能出现放射性甲状腺炎，见于治疗后7~10天，个别可诱发危象；可能导致突眼恶化，一些学者认为碘131治疗甲亢可以加重突眼，但对此看法不一。晚期并发症主要是甲状腺功能减低，为甲状腺激素合成分泌或生理效应不足所致。碘131治疗后引起的一过性甲低，症状较轻，经6-9个月可自行消失。另一种是永久性甲低，中国报道第一年内发生率为2%-5%，随时间延长，其发生率逐年递增2%-3%。甲低不可怕，只要补充适量的甲状腺素，就可以维持正常的甲状腺功能。
