碘-131治疗是利用人体甲状腺组织对碘具有高度选择性摄取功能，同位素碘经口服后绝大部分进入甲状腺组织。
在甲状腺内衰变放出β射线，通过β射线对甲状腺滤泡组织产生的生物生理效应，破坏甲状腺组织，从而达到类似于部分切除甲状腺组织的治疗效果，也叫做不开刀、无痛的、不流血的手术。
使用碘-131治疗甲状腺功能亢进，碘-131也用于甲状腺癌术后治疗，甲状腺癌术后治疗，主要是应用的剂量比较大，主要用于手术以后未能完全切除残存组织，或肿瘤的复发、转移，又具有摄取碘-131功能的甲状腺癌患者。