碘131治疗甲亢的副作用通常可控，多数表现为短期轻微反应，少数可能出现长期甲状腺功能减退。
碘131治疗后的常见反应包括颈部肿胀感、唾液腺肿痛或味觉改变，这些症状多在1-2周内自行缓解。部分患者可能出现暂时性甲亢症状加重，如心悸、手抖，通常医生会提前给予β受体阻滞剂预防。治疗后的胃肠不适、乏力等症状也属于一过性反应，通过充分饮水、休息可加速放射性碘代谢。
约5-10%的患者可能在治疗后6-12个月出现永久性甲减，需终身服用左甲状腺素钠片替代治疗。极少数患者唾液腺功能可能持续受损导致口干，儿童及青少年接受治疗者需关注对生殖腺的潜在影响。孕妇、哺乳期女性绝对禁止该治疗，计划妊娠者建议治疗后6个月再备孕。
接受碘131治疗后应每日饮水2000毫升以上促进辐射代谢，1周内避免密切接触孕妇及儿童，单独使用餐具并加强卫生间消毒。治疗后1个月复查甲状腺功能，之后每3-6个月定期监测。饮食上适当限制海带、紫菜等高碘食物3个月，出现持续心慌、嗜睡、体重异常增加等情况需及时复诊调整用药。治疗期间保持作息规律，避免剧烈运动加重代谢负担。