O IPv6 é uma proposta que visa aumentar o espaço de endereços do IPv4 e também reformular o formato do pacote IP. Dentre as suas mudanças, o IPv6 caracteriza-se por utilizar um novo formato de cabeçalho, no qual as opções são separadas do cabeçalho base e inseridas, de acordo com a necessidade, entre o cabeçalho base e os dados.

O protocolo IP foi originalmente concebido como um protocolo não orientado à conexão. Portanto, no IPv6 foi adicionado o campo rótulo de fluxo diretamente ao formato do seu datagrama, tornando possível o seu uso como um protocolo orientado à conexão.

No IPv6, o comprimento do cabeçalho base é fixo (40 bytes), ao contrário do comprimento da carga útil que precisa ser definido, podendo ser de até 65.535 bytes.

A fragmentação e a remontagem ainda continuam presentes no protocolo IPv6. Portanto, foi feita uma grande mudança na qual os datagramas IPv6 podem ser fragmentados apenas pela origem e não pelos roteadores.

A carga útil do IPv6 pode ter até três cabeçalhos de extensão, em que cada um deles apresenta dois campos obrigatórios, o próximo cabeçalho e o comprimento, seguidos de informações relacionadas à determinada opção.