用碘131治疗甲亢的副作用一般可分为早期毒性反应和晚期并发症两种。早期毒性反应是指在两周内出现的反应，晚期并发症是指在两周后出现的并发症，常见的是消化系统的反应，如厌食、恶心、呕吐等，此外，尚有乏力、头晕，少数病人有皮肤搔痒及皮疹等，经对症处理和休息后可以消失。
碘131放射线治疗甲状腺功能亢进是会造成甲状腺细胞不可逆的损害，用量大，会造成甲状腺功能减退，终身用药补充。用碘131治疗甲亢后对人体的生育能力有一定的影响，会出现不孕症、流产率、畸胎和遗传异常等情况较高发于一般人群。
碘治疗后常见的短期（1-15天）副作用包括：乏力、颈部肿胀、咽部不适、口干、味觉改变、鼻泪管堵塞、上腹部不适或恶心，以及泌尿道的损伤等。晚期并发症主要是甲状腺功能减低，131碘治疗后引起的一过性甲低，症状较轻，经6~9个月可自行消失。另一种是永久性甲低，需要终身服用替代药物治疗。
优势是治疗过程简便，不用开刀，不影响病人的外观，费用低，症状缓解率快。它的弊端可能导致生育功能改变，甲亢易变成甲减，会引起多种并发症，头晕，恶心呕吐，甲状腺局部肿痛。
治疗之后可能出现放射性甲状腺炎，患者通常表现为甲状腺部位疼痛，也有可能会有体温升高，进一步疼痛加重等。永久性甲状腺功能减退，射线进入体内以后，随着时间延长会有效果递增作用，也就是时间越长，发生甲状腺功能减退症的概率就会越大。
碘131治疗甲亢后需隔离3天，放射性碘131治疗产生的辐射是比较小的，一般通常局限在甲状腺附近，对于周围的影响不大。做完放射性碘131治疗之后，一般的隔离要求是与普通成人接触距离至少要在1到2米以上。而对于孕妇、老人或小孩等特殊人群，要尽量避免接触。