Zoals eerder vermeld, is bij een terugkeer (recidief) van de ziekte van Graves en bij nodulair struma definitieve therapie noodzakelijk.
Tegenwoordig wordt hiervoor voornamelijk radioactief jodium gebruikt, omdat het goed werkt, gemakkelijk beschikbaar en niet al te duur is. Het wordt al heel lang toegepast en wordt in de vorm van een capsule of als vloeistof gegeven. Gedurende korte tijd (1 à 2 dagen) is isolatie nodig vanwege onder andere de afvoer van urine en ontlasting.
Voordat therapie met radioactief jodium kan worden toegediend, moet thyroxine (schildklierhormoon) 4 weken en de schildklierremmende medicijnen 5 dagen onderbroken worden. De therapie helpt niet direct, er kunnen 3 tot 6 maanden voor nodig zijn. Daarom wordt de tablettherapie na de radioactief-jodiumtherapie vaak weer gedurende die tijd hervat.
Als er oogverschijnselen zijn bij de ziekte van Graves kan het soms nodig zijn therapie met bijnierschorshormoon (prednison) toe te voegen om een verergering ervan te voorkomen. Dit is meestal slechts voor een periode van enkele weken.
Er zijn eigenlijk nauwelijks complicaties ten gevolge van radioactief-jodiumtherapie op de lange termijn. Wel kan, als te weinig is gegeven, een herhaalde dosis radioactief jodium nodig zijn en kan op de lange duur een hypothyreoïdie ontstaan. Dit is echter min of meer inherent aan de (moeilijk met precisie te doseren) therapie.
Jaarlijkse controle van het bloed (TSH) is daarom wel aangewezen. Dit geldt echter evenzeer voor de andere vormen van therapie (operatie of medicamenten).