碘-131可以治疗甲状腺癌，甲状腺癌多为甲状腺乳头状癌，而甲状腺乳头状癌保留摄碘-131能力。甲状腺乳头状癌主要治疗手段为手术、碘-131治疗，以及激素抑制治疗。

对有淋巴结转移，以及包膜侵犯、包膜浸润患者，手术之后大多需要行碘-131治疗，以进一步清除剩余甲状腺组织或转移病灶。碘-131治疗甲状腺癌主要分为清甲和清灶治疗两部分，清灶治疗是把转移灶进一步清除，部分患者出现远处转移后也需要行进碘-131治疗。