同位素碘-131治疗甲亢与内科治药物、外科手术是目前甲状腺功能亢进症的三种主要方法。治疗的机制是利用人体甲状腺组织，对碘具有高度选择性摄取功能，同位素碘经过口服以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，被誉为不开刀无痛的不流血的手术。
碘-131治疗安全，没有发现碘-131治疗以后增加甲状腺癌和白血病等癌症的发生率，同时发现碘-131治疗儿童或青年的甲亢患者没有影响生育能力，也没有增加遗传损害的发生率。碘-131治疗对其他的器官也没有影响，但不能够用在妊娠哺乳的妇女，主要适合用于像手术复发或药物治疗复发，甚至有些药物不能耐受的病人。
碘-131治疗患者治愈率高、复发率相对低，碘-131治疗以前一个月不能吃含碘的食物，比如海产品、三鲜馅饺子。要停用含碘的药物，比如碘酒、碘造影剂或含碘的含片，如螺旋藻，停用抗甲状腺药物两周以上，如果症状严重，可以停药三天，β受体阻滞剂可以有助于症状的改善。核医学科的医生通过甲状腺超声以及同位素扫描，帮助确定碘-131所使用的剂量，通常空腹服用，两小时以后进食，有条件可以住院数天。做碘-131治疗期间，应该与他人保持一米以上的间距，大小便冲水三次，以减少排泄物的放射性污染，不要触摸甲状腺，防止挤压造成甲状腺激素大量的释放。三个月以后要复查甲状腺功能，半年、一年、三年要随诊，如果出现了甲状腺功能减退或亚临床甲减，要及时给予甲状腺激素替代治疗。
