ส่วนหัวของแพ็กเก็ต IPv6 ได้รับการออกแบบให้เรียบง่ายกว่าส่วนหัว IPv4 โดยมีเป้าหมายเพื่ออำนวยความสะดวกในการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในเราเตอร์

ส่วนหัว IPv6 ประกอบด้วยฟิลด์คงที่ 8 ฟิลด์ เทียบกับฟิลด์ที่เป็นไปได้ 13 ฟิลด์ (รวมถึงตัวเลือก) ที่ส่วนหัว IPv4 อาจมี

ฟิลด์ส่วนหัวพื้นฐานของ IPv6 มีดังนี้:

1. เวอร์ชั่น: 4 บิตที่ระบุเวอร์ชันของโปรโตคอล IP ซึ่งสำหรับ IPv6 คือหมายเลข 6
2. ชั้นจราจร: 8 บิตที่ใช้เพื่อแยกความแตกต่างการรับส่งข้อมูลบนเครือข่าย คล้ายกับช่องประเภทบริการใน IPv4
3. ฉลากการไหล: 20 บิตใช้เพื่อติดป้ายกำกับลำดับแพ็กเก็ตที่ต้องการการจัดการพิเศษโดยเราเตอร์
4. ความยาวน้ำหนักบรรทุก: 16 บิตที่ระบุความยาวของเพย์โหลดแพ็กเก็ต ซึ่งก็คือทุกอย่างที่ตามหลังส่วนหัว IPv6 ในหน่วยอ็อกเต็ต
5. ส่วนหัวถัดไป: 8 บิตที่ระบุประเภทของส่วนหัวต่อจากส่วนหัว IPv6 ทันที มันทำงานคล้ายกับฟิลด์ Protocol ใน IPv4 และใช้เพื่อระบุว่าส่วนหัวถัดไปคือ TCP, UDP, ICMPv6 เป็นต้น
6. ขีดจำกัดฮอป: 8 บิตที่ระบุจำนวนฮ็อพสูงสุด (เราเตอร์ที่สำรวจ) ที่แพ็กเก็ตได้รับอนุญาตให้สร้างก่อนที่จะถูกละทิ้ง คล้ายกับฟิลด์ TTL ใน IPv4
7. ที่อยู่ต้นทาง: 128 บิตที่ระบุที่อยู่ IPv6 ของผู้ส่งแพ็กเก็ต
8. ที่อยู่ปลายทาง: 128 บิตที่ระบุที่อยู่ IPv6 ของผู้รับแพ็กเก็ต

ฟิลด์เหล่านี้จัดระเบียบในส่วนหัวขนาด 40 ไบต์ การออกแบบที่เรียบง่ายพยายามที่จะปรับปรุงความเร็วในการประมวลผลในอุปกรณ์เครือข่าย โดยไม่จำเป็นต้องสรุปหรือแยกส่วนแพ็กเก็ตในเราเตอร์ระดับกลาง ซึ่งได้รับการจัดการที่ปลายสุดใน IPv6