Ada tiga pengobatan utama untuk hipertiroidisme pada penyakit Graves, yaitu terapi obat antitiroid internal (ATD), terapi 131I dalam kedokteran nuklir, dan pengobatan bedah. Perawatan ATD internal relatif lembut dan dosisnya dapat disesuaikan dengan segera selama perawatan. Kerugian lain dari pengobatan ATD adalah kecenderungan untuk kambuh ketika obat dihentikan atau dikurangi, dengan tingkat kekambuhan yang dilaporkan sebesar 40-60%. Pengobatan yodium-131 mudah digunakan dan biasanya diberikan hanya sekali. Gejala hipertiroidisme mulai membaik sekitar 4 minggu setelah pengobatan, dengan tingkat efisiensi lebih dari 95% dan tingkat kesembuhan sekitar 79%. Pengobatan yodium-131 tidak menyebabkan kerusakan pada hati, fungsi ginjal, atau fungsi hematopoietik. Oleh karena itu, obat ini cocok untuk pengobatan pasien hipertiroidisme yang fungsi hati atau ginjalnya tidak normal atau yang sel darahnya berkurang akibat pengobatan ATD. Beberapa pasien yang tidak mengalami perbaikan gejala yang signifikan atau remisi yang tidak lengkap setelah enam bulan pengobatan yodium-131 dapat diobati dengan yodium-131. Komplikasi utama pengobatan yodium-131 adalah hipotiroidisme. Beberapa orang dengan hipotiroidisme onset dini dapat pulih dengan terapi penggantian hormon tiroid, dan mereka yang tidak dapat diobati dengan terapi penggantian hormon tiroid tambahan setiap hari. Pembedahan biasanya digunakan untuk mengobati hipertiroidisme dengan tiroidektomi subtotal, yang dapat meredakan hipertiroidisme dengan cepat dan sangat cocok untuk pasien dengan kelenjar tiroid yang membesar secara signifikan dengan proptosis dan hipertiroidisme dengan nodul. Beberapa pasien masih mengalami kekambuhan hipertiroidisme atau hipotiroidisme setelah operasi.