碘-131物理半衰期是8.05天，有效半衰期是7.6天，用于治疗甲亢的是碘-131。碘-131在衰变过程中释放出β射线和γ射线，β射线射程短，一般在2mm以内。因此，除了照射甲状腺组织以外，极少影响周围的其他器官和组织。β射线对甲状腺滤泡中心的破坏大于对滤泡周围部位的破坏，能破坏部分甲状腺腺体，保留部分腺体，从而恢复甲状腺的正常功能。
正常人的甲状腺具有高度选择性摄取碘的能力，甲亢患者的甲状腺摄取碘的能力又特别强大。碘-131治疗没有增加患者甲状腺癌和白血病发生的风险，也没有显示影响生育能力和增加遗传损害的发生率。碘-131治疗可以有条件住院进行，小于30毫居的剂量，可以门诊治疗。做完碘-131治疗以后与他人保持1m以上的距离一周，大小便冲水三次，以减少排泄物的放射性污染。