核素碘131治疗甲状腺疾病主要用于治疗弥漫性甲状腺肿伴甲状腺功能亢进症、甲状腺结节，以及甲状腺肿瘤，也就是甲状腺癌。有些患者发生甲状腺癌时不愿意做手术治疗，就可以采取核素碘131治疗。
碘131治疗由于其β射线射程短，只有2mm，对甲状腺周围组织很少产生杀伤作用，属于靶向性精准性治疗药物，在甲状腺疾病的治疗中是一个比较好的治疗方法。而核素碘131治疗甲状腺疾病产生的最大副作用是甲状腺功能减退症。
碘主要在甲状腺上皮细胞内吸收，核素碘也是在甲状腺上皮细胞内吸收，核素碘正是利用这一特点，聚集在甲状腺上皮细胞内产生电离辐射，使得甲状腺上皮细胞被破坏，达到治疗效果。
如果破坏的细胞数量有些多，容易造成甲状腺功能减退症，这在临床上被认可，可以用左甲状腺激素替代治疗。而且有些患 者发生的一过性甲减随着治疗时间延长，部分甲状腺细胞可以复苏，甲减药物还可以减量。
但是应用核素碘131时，还可能产生甲状腺局部疼痛，或者是出现一些胃肠道反应，这都是常见的一些副作用。