Perawatan yodium radioaktif memiliki keuntungan karena sangat efektif, aman dan murah dibandingkan dengan metode lainnya. Hipotiroidisme dibagi menjadi hipotiroidisme onset dini dan hipotiroidisme onset lanjut. Hipotiroidisme sementara biasanya terjadi dalam 6 bulan pertama pengobatan 131I. Bila hipotiroidisme terjadi atau berlanjut setelah 6 bulan setelah pengobatan 131I, kemungkinan besar akan berkembang menjadi hipotiroidisme permanen dan harus diobati dengan terapi penggantian hormon tiroid. Beberapa di antaranya berlanjut menjadi hipotiroidisme permanen. Ada beberapa penjelasan untuk terjadinya hipotiroidisme onset dini, terutama diduga karena sensitivitas individu yang tinggi terhadap 131I. 1. Sensitivitas pasien yang tinggi terhadap pengobatan 131I mengakibatkan kerusakan jaringan tiroid yang terlalu banyak dan terjadi hipotiroidisme permanen. Pada beberapa pasien, beberapa sel rusak akibat sejumlah radiasi dan berada dalam keadaan “stasis.” Sel-sel ini tidak mengalami nekrotik, tetapi hanya tidak berfungsi sementara, yang mengakibatkan hipotiroidisme dalam waktu singkat. 2. Hipertiroidisme sebelum pengobatan 131I menyebabkan kelenjar hipofisis mengeluarkan TSH untuk jangka waktu yang lama dan responsnya tertunda. Setelah beberapa bulan, aksis hipofisis-tiroid kembali ke fungsi normal dan hipotiroidisme teratasi. Hipotiroidisme yang terjadi 1 tahun setelah mengonsumsi 131I disebut hipotiroidisme onset terlambat (hipotiroidisme jauh, hipotiroidisme permanen). Hipotiroidisme permanen adalah satu-satunya komplikasi yang signifikan dari pengobatan 131I. Penyebab hipotiroidisme onset lambat tidak dipahami dengan baik, tetapi ada beberapa kemungkinan sebagai berikut: 1. Setelah pengobatan 131I, beberapa sel yang sedikit rusak akibat radiasi, meskipun tidak kehilangan fungsinya, siklus pembelahan sel melambat, jumlah generasi yang dapat dibelah berkurang, dan pada titik tertentu berhenti membelah dan mati sebelum waktunya, yang menyebabkan hipotiroidisme onset lambat. Ini adalah efek biologis yang jauh dari radiasi pengion, dan terkait dengan dosis pengobatan. Setelah pengobatan 131I, beberapa tiroglobulin dapat keluar karena kerusakan folikel tiroid, sehingga menyebabkan perkembangan antibodi terhadap kelenjar tiroid, menyebabkan potensi kerusakan kronis pada kelenjar tiroid dan hipotiroidisme yang timbul kemudian. 3. Riwayat alami hipertiroidisme dapat menyebabkan timbulnya hipotiroidisme secara spontan. Hipotiroidisme spontan telah ditemukan terjadi pada orang dengan GD yang tidak diobati atau mereka yang telah berhenti dari pengobatan ATD selama berbulan-bulan atau bahkan bertahun-tahun, tetapi kejadian hipotiroidisme ini jauh lebih rendah daripada orang yang diobati dengan 131I. Ada kemungkinan bahwa hipotiroidisme spontan adalah hasil dari GD yang berevolusi menjadi HD, karena GD dan HD adalah penyakit autoimun dan dapat berevolusi satu sama lain.