同位素治療甲亢的原理是放射性碘131通過人體吸收，附著到甲狀腺組織，產生β射線，β射線破壞甲狀腺組織，最終減少患者甲狀腺激素水平。放射性碘131治療甲亢效果非常確切，快速。歐美國家的甲亢治療首選放射性碘131。放射性碘131治療甲亢也有不良反應，隨著時間延長甲狀腺功能減退比例逐漸增加，如發生甲減需要進行左旋甲狀腺素替代治療。