O tamanho do datagrama IP é definido pela MTU, ou Maximum Transmission Unit, que permite um valor máximo de 1500 bytes.

O path MTU ou unidade máxima de transmissão do caminho entre duas redes distintas será sempre o mesmo nas duas direções (Da rede A para B e de B para A).

Teoricamente, o tamanho máximo de um datagrama IP está limitado pelo campo de 16bits do cabeçalho do datagrama que define o tamanho total do datagrama, logo 65535 bytes.

A camada IP pode fragmentar o datagrama IP caso seu tamanho exceda a MTU; de qualquer modo, essa fragmentação sempre ocorrerá no host de origem (o originador do datagrama).

O uso do TCP sobre IP amplia o tamanho máximo possível dos datagramas IP, uma vez que o controle de transmissão do TCP possibilita o envio de grandes quantidades de dados, até o limite máximo de 32 bits.