人体的正常组织细胞与甲状腺癌细胞有不同的特性。除正常的甲状腺组织细胞外，其他正常的组织细胞很少摄取和聚集131碘，因此受到的辐射危害相对较小。在大剂量放射性131碘治疗的早期，病人可能会不同程度地出现一些辐射副反应(如上腹部不适、恶心、乏力、头颈部肿胀等)，但多数副反应都不严重、患者能忍受或者经过针对性处理后能得到缓解，少数病人短期内可能会出现月经紊乱、口干、眼干、血象下降等副反应，基本可自行恢复，整个131碘治疗过程是比较安全的。
根据临床实践经验和研究数据显示，采用现行的131碘治疗方法，一般不会出现严重的远期副反应。但是有极少数病人在经过多次、长期大剂量131碘治疗(合并其它抗肿瘤治疗)后出现了骨髓抑制等较严重的情况，对此需要给予相应调整治疗方案。
患者只要能够在治疗期间积极配合医护人员的工作，并按照要求注意自我辐射防护，碘131治疗是十分安全的。