O cabeçalho de um pacote IPv6 foi projetado para ser mais simples que o cabeçalho IPv4, com o objetivo de facilitar um processamento mais eficiente em roteadores.

O cabeçalho IPv6 consiste em 8 campos fixos, em comparação com os 13 campos possíveis (incluindo opções) que um cabeçalho IPv4 pode ter.

Os campos básicos do cabeçalho IPv6 são os seguintes:

1. Versão: 4 bits que indicam a versão do protocolo IP, que para IPv6 é o número 6.
2. Classe de trânsito: 8 bits usados ​​para diferenciar o tráfego na rede, semelhante ao campo Tipo de Serviço no IPv4.
3. Etiqueta de fluxo: 20 bits usados ​​para rotular sequências de pacotes que requerem tratamento especial por parte dos roteadores.
4. Comprimento da carga: 16 bits que indicam o comprimento do payload do pacote, ou seja, tudo que segue o cabeçalho IPv6, em octetos.
5. Próximo Cabeçalho: 8 bits que identificam o tipo de cabeçalho imediatamente após o cabeçalho IPv6. Funciona de forma semelhante ao campo Protocolo em IPv4 e é usado para indicar se o próximo cabeçalho é TCP, UDP, ICMPv6, etc.
6. Limite de salto: 8 bits que especificam o número máximo de saltos (roteadores percorridos) que o pacote pode fazer antes de ser descartado. É semelhante ao campo TTL no IPv4.
7. Endereço de Origem: 128 bits indicando o endereço IPv6 do remetente do pacote.
8. Endereço de destino: 128 bits indicando o endereço IPv6 do destinatário do pacote.

Esses campos são organizados em um cabeçalho de 40 bytes. A simplificação no design busca melhorar a velocidade de processamento nos dispositivos de rede, eliminando a necessidade de resumir ou fragmentar pacotes em roteadores intermediários, que é tratado nas extremidades no IPv6.