125I粒子可以发出伽马射线，可以破坏肿瘤细胞核的DNA，导致DNA分子链断裂，从而使肿瘤细胞失去繁殖能力；此外，这种射线可以电离体内的水分子，产生自由基，自由基与生物大分子相互作用，对组织细胞造成损伤。如果肿瘤细胞被持续照射，肿瘤的氧增加率和缺氧细胞的比例会持续降低，从而使肿瘤干细胞被持续消耗，肿瘤细胞死亡。