131I digunakan untuk mengobati hipertiroidisme dan kanker tiroid dan untuk mengukur fungsi tiroid dalam dosis kecil. Ini telah digunakan selama 40 tahun. Karena yodium adalah zat alami yang digunakan oleh kelenjar tiroid untuk memproduksi hormon tiroid, maka kelenjar tiroid mengambil yodium radioaktif dengan cara yang sama seperti yodium non-radioaktif. Karena tiroid adalah satu-satunya organ tubuh yang menggunakan yodium, yodium radioaktif tidak diambil oleh bagian tubuh lainnya, dan apa yang tidak diambil oleh sel tiroid akan diekskresikan oleh tubuh (terutama dalam urin). Oleh karena itu, 131I adalah metode yang aman dan efektif untuk skrining dan mengobati penyakit tiroid. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa pasien yang diobati dengan 131I tidak mengalami peningkatan insiden kanker tiroid atau tumor lainnya, dan ini juga berlaku untuk anak-anak dan remaja. Jika kanker tiroid bersifat invasif, seluruh kelenjar tiroid harus diangkat dan kemudian diobati dengan 131I (cairan khusus yang mengandung 131I). Pengobatan 131I menargetkan sel-sel tiroid, salah satu dari beberapa jenis sel dalam tubuh yang dapat mengambil 131I. 131I dapat mencapai bagian tubuh mana pun di mana sel-sel kanker tiroid hadir. Biasanya diperlukan 1 atau 2 perawatan 131I untuk menghancurkan sel-sel tiroid yang tersisa. Karena pengobatan 131I menghancurkan semua sel tiroid dalam tubuh, maka perlu mengonsumsi hormon tiroid untuk mengisi kembali defisit dalam tubuh. Dosis hormon tiroid yang sedikit lebih tinggi membantu menekan hormon yang diproduksi oleh kelenjar hipofisis (dikenal sebagai TSH), yang merangsang pertumbuhan sel tiroid. Hormon tiroid harus dikonsumsi seumur hidup dan dapat diminum sekali sehari dalam dosis tunggal tanpa efek samping. Pasien dengan kanker tiroid yang tidak dapat dioperasi dapat diobati dengan penyinaran eksternal untuk menghancurkan sel-sel tumor. Kemoterapi umumnya tidak efektif untuk kanker tiroid dan jarang digunakan. Penting untuk dicatat bahwa wanita hamil dan menyusui tidak boleh diobati dengan 131I untuk alasan apa pun karena dapat membahayakan kelenjar tiroid janin yang sedang berkembang. Pengobatan 131I tidak boleh dipertimbangkan untuk kehamilan sampai 6-12 bulan setelah pengobatan. Wanita yang ingin hamil harus mencari nasihat medis tentang kondisi kesehatan mereka saat ini. Meskipun 131I mengancam kelenjar tiroid janin, 131I itu sendiri tidak menyebabkan kemandulan atau cacat lahir lainnya.