Yodium adalah bahan baku utama untuk sintesis hormon tiroid oleh kelenjar tiroid, yang juga memiliki kapasitas penyerapan dan konsentrasi yodium radioaktif yang sangat selektif. Seiring dengan meningkatnya laju dan jumlah sintesis hormon tiroid pada pasien hipertiroidisme, kemampuan kelenjar tiroid untuk memekatkan yodium radioaktif juga meningkat secara signifikan, dan dapat mencapai 80-90 persen dari dosis yang diminum. Yodium-131 bertahan dalam tiroid untuk waktu yang lama, dengan waktu paruh yang efektif hingga 3,5-4,5 hari. Yodium-131 melepaskan sinar beta selama peluruhan untuk jangka waktu yang lebih lama untuk iradiasi terkonsentrasi pada kelenjar tiroid, tetapi tidak merusak organ dan jaringan di sekitarnya. Beberapa jam setelah perawatan yodium-131, beberapa sel tiroid menjadi bengkak setelah penyinaran pekat dengan sinar beta, dan sel folikel menunjukkan perubahan vakuola. Kelenjar tiroid juga menunjukkan perubahan inflamasi akut, seperti edema, infiltrasi limfosit dan fagosit, dan kemudian menjadi jaringan ikat yang tidak berfungsi, sehingga mengurangi fungsi sekresi kelenjar tiroid dan mencapai tujuan pengobatan hipertiroidisme. Beberapa orang menyebut pengobatan yodium-131 untuk hipertiroidisme sebagai “tiroidektomi cair”.