甲亢同位素治疗最常见副作用为甲状腺功能减退。放射性碘直接杀死体内的甲状腺组织，可导致病人出现甲减，而一旦出现甲减，就需要终身服药。另外，放射碘治疗后，短期向体内释放大量甲状腺激素，可导致短期内甲亢症状加重。而重度甲亢病人在放射碘治疗后可能出现甲亢危象。合并甲亢突眼的病人，在放射碘治疗后突眼可加重。由于碘具有放射性，在同位素治疗后可能出现放射性甲状腺炎，甲状腺肿，甲状腺萎缩等。