تم تصميم رأس حزمة IPv6 ليكون أبسط من رأس IPv4، وذلك بهدف تسهيل معالجة أكثر كفاءة في أجهزة التوجيه.

يتكون رأس IPv6 من 8 حقول ثابتة، مقارنة بـ 13 حقلاً محتملاً (بما في ذلك الخيارات) التي قد يحتوي عليها رأس IPv4.

حقول رأس IPv6 الأساسية هي كما يلي:

1. التجريبية: 4 بتات تشير إلى إصدار بروتوكول IP، والذي بالنسبة لـ IPv6 هو الرقم 6.
2. فئة المرور: 8 بتات تستخدم للتمييز بين حركة المرور على الشبكة، على غرار حقل نوع الخدمة في IPv4.
3. تسمية التدفق: 20 بتة تستخدم لتسمية تسلسلات الحزم التي تتطلب معالجة خاصة بواسطة أجهزة التوجيه.
4. طول الحمولة: 16 بت تشير إلى طول حمولة الحزمة، أي كل ما يلي رأس IPv6، بالثمانيات.
5. الرأس التالي: 8 بتات تحدد نوع الرأس الذي يلي رأس IPv6 مباشرة. وهو يعمل بشكل مشابه لحقل البروتوكول في IPv4 ويستخدم للإشارة إلى ما إذا كان الرأس التالي هو TCP أو UDP أو ICMPv6 وما إلى ذلك.
6. هوب الحد: 8 بتات تحدد الحد الأقصى لعدد القفزات (أجهزة التوجيه التي تم اجتيازها) والتي يُسمح للحزمة بإجرائها قبل التخلص منها. وهو مشابه لحقل TTL في IPv4.
7. عنوان المصدر: 128 بت تشير إلى عنوان IPv6 لمرسل الحزمة.
8. عنوان الوجهة: 128 بت تشير إلى عنوان IPv6 لمستلم الحزمة.

يتم تنظيم هذه الحقول في رأس 40 بايت. يسعى التبسيط في التصميم إلى تحسين سرعة المعالجة في أجهزة الشبكة، مما يلغي الحاجة إلى تلخيص أو تجزئة الحزم في أجهزة التوجيه المتوسطة، والتي يتم التعامل معها في النهايات في IPv6.