131碘作为一种治疗手段，已在分裂型甲状腺癌领域应用超过半个世纪。这种特殊形式的碘带有放射性，能够特异性地聚集在甲状腺及其他吸收碘的组织中。分裂型甲状腺癌细胞因其较好的分化特性，保留了部分吸收碘的能力，尽管这一能力弱于正常甲状腺组织。手术移除大部分正常甲状腺组织后，残留的分化良好的甲状腺癌细胞能吸收131碘。通过131碘衰变释放的β射线，能够精准作用于肿瘤细胞，实施治疗。
在治疗甲亢方面，131碘的机制基于甲状腺对碘的高度吸收性，尤其在甲亢状态下更为显著。核素131碘在甲状腺内释放的β射线，其作用范围局限在甲状腺内部的2毫米内，确保仅破坏甲状腺腺泡上皮细胞而不伤害周围组织，从而减少甲状腺激素生成，实现治疗效果。
放射性碘治疗利用了放射性核素的辐射效应。与自然界普遍存在的非放射性碘不同，131I是一种通过核反应堆产生的放射性碘同位素，能够发射β射线。口服后，它如同普通碘一样迅速聚集于甲状腺，利用释放的β射线逐步摧毁增生的甲状腺组织，患者的甲状腺随之缩小，甲状腺激素生成减少，甲亢症状得以缓解或治愈。
该治疗方法的关键在于，大量碘进入甲状腺滤泡后释放的β射线，其极短的作用距离（仅2毫米）确保了对甲状腺滤泡的精确调控，减少甲状腺激素分泌，达到治疗目的。然而，考虑到安全因素，孕妇、20岁以下青少年以及哺乳期妇女应避免使用此疗法，以免对胎儿或幼儿造成潜在风险。
