Заголовок пакета IPv6 был разработан проще, чем заголовок IPv4, с целью обеспечения более эффективной обработки на маршрутизаторах.

Заголовок IPv6 состоит из 8 фиксированных полей по сравнению с 13 возможными полями (включая параметры), которые могут иметь заголовок IPv4.

Базовые поля заголовка IPv6 следующие:

1. Версия: 4 бита, обозначающие версию протокола IP, для IPv6 это число 6.
2. Класс трафика: 8 бит, используемые для дифференциации трафика в сети, аналогично полю типа службы в IPv4.
3. Метка потока: 20 битов, используемых для обозначения последовательностей пакетов, требующих специальной обработки маршрутизаторами.
4. Длина полезной нагрузки: 16 бит, указывающих длину полезной нагрузки пакета, то есть всего, что следует за заголовком IPv6, в октетах.
5. Следующий заголовок: 8 бит, которые определяют тип заголовка, следующего сразу за заголовком IPv6. Оно работает аналогично полю «Протокол» в IPv4 и используется для указания того, является ли следующий заголовок TCP, UDP, ICMPv6 и т. д.
6. Предел прыжков: 8 бит, которые определяют максимальное количество переходов (проходимых маршрутизаторов), которое пакету разрешено сделать, прежде чем он будет отброшен. Оно похоже на поле TTL в IPv4.
7. Адрес источника: 128 бит, обозначающих IPv6-адрес отправителя пакета.
8. Адрес назначения: 128 бит, обозначающих IPv6-адрес получателя пакета.

Эти поля организованы в 40-байтовый заголовок. Упрощение конструкции направлено на повышение скорости обработки на сетевых устройствах, устраняя необходимость суммировать или фрагментировать пакеты в промежуточных маршрутизаторах, что обрабатывается на концах в IPv6.