Questo trattamento è stato per la prima volta effettuato nel 1942. Le forme di ipertiroidismo trattabili includono la malattia di Basedow-Graves, l'adenoma di Plummer e il gozzo multinodulare tossico. Nel morbo di Basedow si ha la presenza nell'organismo di auto-anticorpi diretti contro il recettore del TSH che agiscono su tutta la ghiandola stimolandone l'iperattività. Questo quadro è visibile alla scintigrafia tiroidea come una captazione molto intensa e diffusa del radiofarmaco diagnostico somministrato (di solito pertecnetato). Dato che il radioiodio si distribuisce nella ghiandola esattamente come il radiofarmaco usato in scintigrafia, l'obiettivo del trattamento in questo caso è più spesso la completa distruzione del parenchima tiroideo, con residuo ipotiroidismo nel post trattamento. Questo anche perché il morbo di Basedow, in presenza di cellule tiroidee vitali, tende a recidivare per ristimolazione delle stesse da parte dell'anticorpo (l'ipotiroidismo è comunque un successo terapeutico in quanto è molto più semplice da controllare farmacologicamente mediante somministrazione orale dell'ormone tiroideo sostitutivo. Inoltre si eliminano i possibili effetti collaterali tossici dei farmaci antitiroidei). Nei casi invece in cui l'ipertiroidismo sia causato da nodi iperproducenti l'ormone l'obiettivo desiderato del trattamento radiometabolico è la sola distruzione di questi con risparmio del parenchima tiroideo sano. Questo obiettivo è possibile in quanto i nodi iperattivi provocano a livello ipofisario un blocco della produzione del TSH, con conseguente relativo "spegnimento" del parenchima ghiandolare sano che quindi non capterà il radioiodio (alla scintigrafia tiroidea in questi casi si vedranno per lo più dei nodi "caldi" iperattivi e meno o nulla il resto della ghiandola). Tuttavia la selettività del trattamento verso le sole aree iperattive non è prevedibile con certezza; quindi anche in questi casi può residuare un ipotiroidismo nel post-trattamento.