Щитовидная железа регулирует обмен веществ и рост организма, синтезируя и выделяя тиреоидные гормоны. Элементарный йод является необходимым сырьем для этого, а щитовидная железа обладает высокой способностью концентрировать йод. Поскольку радиоактивный и стабильный йод имеют одинаковые физико-химические свойства, щитовидная железа также обладает высокой способностью поглощать и концентрировать его. В нормальных условиях концентрация йода в щитовидной железе может достигать 25-кратной концентрации в плазме крови, у больных гипертиреозом за счет синтеза тиреоидных гормонов скорость и количество радиоактивного йода увеличивается, концентрирующая способность в это время еще выше, до 80-90%. Эффективный период полураспада йода в щитовидной железе составляет в среднем 3,5-4,5 суток. Большое количество концентрированного радиоактивного йода подвергает щитовидную железу облучению, в результате которого разрушается часть ткани щитовидной железы и снижается выработка тиреоидных гормонов, что позволяет ослабить или вылечить гипертиреоз. Йод-131 в процессе распада испускает бета-лучи, дальность действия которых меньше, в среднем 1 мм, наибольшая длина 2,2 мм, поэтому оба излучения могут разрушать ткань щитовидной железы, но воздействие на окружающие ткани и органы щитовидной железы очень мало. Это свидетельствует о том, что лечение гипертиреоза радиоактивным йодом является безопасным и простым методом.