रेडियोधर्मी आयोडीन थेरेपी, जिसे आमतौर पर "परमाणु थेरेपी" के नाम से जाना जाता है, थायराइड सर्जरी के बाद गर्दन क्षेत्र में बची हुई या पता न लग पाने वाली थायराइड कैंसर कोशिकाओं को नष्ट करने के उद्देश्य से एक उपचार विधि है। यह थेरेपी रेडियोधर्मी आयोडीन-131 (I-131) अणु को मौखिक रूप से (तरल दवा या कैप्सूल के रूप में) लेने से दी जाती है। एक बार शरीर में अवशोषित होने के बाद, रेडियोधर्मी आयोडीन चुनिंदा रूप से किसी भी शेष थायराइड कोशिकाओं, जिसमें संभावित कैंसर कोशिकाएं भी शामिल हैं, को लक्षित करता है और उनके द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है। कोशिका के अंदर जाने के बाद, आयोडीन बीटा विकिरण उत्सर्जित करता है, इन कोशिकाओं को भीतर से नष्ट कर देता है, जिससे उनकी वृद्धि और प्रसार रुक जाता है। रेडियोधर्मी आयोडीन थेरेपी का उपयोग न केवल थायराइड कैंसर के उपचार में व्यापक रूप से किया जाता है, बल्कि थायराइड हार्मोन के अत्यधिक उत्पादन से उत्पन्न होने वाली स्थितियों, जैसे थायरोटॉक्सिकोसिस और हाइपरथायरायडिज्म (जिसे बोलचाल की भाषा में "विषाक्त गलगंड" कहा जाता है) के प्रबंधन में भी इसका उपयोग होता है।