Bệnh nhân điều trị iod phóng xạ có thể có nôn và buồn nôn trong ngày đầu điều trị I-131. Mô tuyến giáp còn lại ở cổ sau phẫu thuật có thể sưng và đau. Nếu ung thư tuyến giáp đã lan tràn đến các phần khác của cơ thể, I-131 tập trung ở đây có thể gây đau và sưng vì I-131 phá huỷ các tế bào ung thư nên gây phản ứng viêm tại chỗ.

Bệnh nhân cũng có thể bị khô miệng và mất vị giác hoặc khứu giác (ngửi) trong một thời gian ngắn sau điều trị bằng I-131. Nhai kẹo cao su không đường hoặc ăn kẹo cứng không đường có thể làm giảm các triệu chứng này.

Trong quá trình điều trị, bệnh nhân cố gắng uống nhiều nước nhằm giúp I-131 đi qua cơ thể nhanh hơn, việc tiếp xúc của bàng quang với I-1131 cũng giảm đi. Như vậy sẽ đảm bảo cho bàng quang ít bị ảnh hưởng của I-131.

Vì điều trị bằng iod phóng xạ phá huỷ các tế bào sản xuất hormon tuyến giáp, bệnh nhân cần dùng viên hormon tuyến giáp để thay thế hormon tự nhiên.

Một tác dụng phụ ở nam giới được điều trị bằng các liều lớn I-131 là mất khả năng sinh sản. Ở phụ nữ, I-131 có thể không gây mất khả năng sinh sản, nhưng một số bác sĩ khuyên các bệnh nhân nữ giới tránh có mang trong một năm sau khi điều trị bằng I-131.

Ngoài ra, vài năm sau khi điều trị bằng I-13, có một số rất ít bệnh nhân có thể phát sinh bệnh bạch cầu.