碘-131治療的副作用大部分指治療甲亢的副作用。個別患者服藥后覺得胃腸道不適，因為甲亢促進人體代謝，人容易餓，治療過程中，要求病人空腹，空腹的患者本來餓得很厲害需要吃東西，現在沒吃東西反而給藥水，病人心里不舒服，可能會有短暫胃腸道不適，但這種不適很快會過去。部分患者會認為碘-131最大的副作用是治療甲亢后出現甲減，即甲狀腺功能低下。現在醫學上，尤其是核醫學已經不把甲減認為是碘-131的副作用，認為甲減是甲亢完全徹底治愈。要接受甲減狀態不要甲亢狀態，因為甲亢對機體損害很大，甲減對機體損害較少或幾乎沒有，所以追求把甲亢壓到甲減，不把它認為是一種副作用。 如果用碘-131治療甲狀腺癌，大劑量服用很多次，可能碘-131聚集在肺部會發生肺纖維化，聚集在骨髓可能會造成骨髓抑制。所以每次治療前都要一定評估，才決定這次治療需要還是不需要，不要為了追求治療好的效果，而出現不良后果。