甲状腺具有浓集碘的能力，甲亢时可达内服量的80%~90%。131碘在甲状腺内停留时日较长。半衰期达3.5~4.5天。放射性131碘主要释放射线，甲状腺组织摄取131碘后，可受到射线较长时间的集中照射，破坏腺泡上皮细胞，使甲状腺激素的生成和释放减少，甲状腺内淋巴细胞产生抗体减少发挥治疗作用。射线穿透力弱，射程不超过2mm，因此基本不损害周围器官和组织。