Le traitement à l'iode radioactif est simple. L'hospitalisation a lieu en secteur protégé (murs renforcés).La chambre, d'aspect tout à fait habituel, comporte un cabinet de toilette, un poste de télévision, un téléphone. Le patient peut apporter tout ce qui lui semble nécessaire pour s'occuper (affaires de toilette, vêtements, lunettes, livres, jeux électroniques, ordinateur portable, ...). Il s'habille comme il le souhaite pendant le séjour.
Sauf certains effets passagers assez rares, comme un inconfort du cou, une diminution de la salivation et une altération du goût, il n'y a habituellement aucun effet secondaire important. Ce traitement doit parfois être répété si l'on découvre un cancer thyroïdien résiduel ou récurrent.
La radioactivité émise par l'iode radioactif utilisé à dose thérapeutique détruit partiellement la glande en cas d'hyperthyroïdie. Cet effet n'apparaît cependant qu'avec un temps de latence et peut être suivi ultérieurement d'une hypothyroïdie d'apparition tardive, comme s'il existait un processus lent d'autodestruction de la glande. L'intérêt principal de l'iode radioactif réside dans la simplicité de son administration, évitant, notamment chez un sujet âgé, la prescription d'un antihyroïdien de synthèse ou la thyroïdectomie.
Utilisé en traitement post-opératoire du cancer thyroïdien, l'iode radioactif détruit le reliquat éventuel de cellules tumorales.