Радиойодтерапия показывает наибольшую эффективность при таких заболеваниях, как диффузно-токсический зоб (болезнь Грейвса), токсическая аденома щитовидной железы. В  большинстве случаях пациентам с диагнозом рак щитовидной железы показано лечение радиоактивным йодом.

Действие метода основано на том, что именно тиреоциты (нормальные клетки щитовидной железы, а так же клетки высокодифференцированного рака щитовидной железы) накапливают йод, при этом йод-131, разрушает их.

Терапия проходит с минимальным числом побочных эффектов, такое лечение находит все более широкое применение во всем мире.