• Protocol IP Version: traccia la versione del protocollo per il datagram (indica il mese e l'anno). vd. IPv6.
• IHL: campo a 4 bit che indica la lunghezza del header in word (32 bit), quindi per sapere la lunghezza dell'header sarà necessario moltiplicare il numero di questo campo per 32. Se non c'è il campo Option (vedi piu in basso), l'header occuperà (min.) 5 word ossia il campo avra i bit settati a 0101 altrimenti potrà avere settato un numero di bit maggiore ma al massimo 15 bit (= 1111) da cui si ottiene un header IP di 15 × 32 bit = 60 byte.
• Tipo di servizio: il campo è costituito da 8 bit; l'host informa il subnet quale tipo di servizio vuole, ad es. maggiore veloce a scapito di possibilità di errore oppure priva di errori ma più lenta, siamo nel caso di un FTP. 3 bit definiscono la precedenza, bassa se sono tutti a 000 (datagramma a precedenza normale) mentre se sono posti a 111 (= 7) hanno priorità massima (priorità network control packet). Ad esempio per quest'ultimo caso potrebbe esserci un pacchetto che ci avverte che il nostro messaggio è stato scartato dalla rete per il TTL (vedi Time To Live sotto). Altri tre bit per definire Delay, Throughput, Reliability non utilizzati come del resto gli ultimi 2 bit.
• Total length: campo a 16 bit, definisce sia la lunghezza header e dati che può essere al max 65535 byte (quasi 64k).
• Identification: campo a 16 bit ove uno stesso identificatore segnala che i frammenti (vedi MTU) appartengono ad uno stesso datagram.
• DF, don't fragment: campo a 1 bit, posto a 1 se nel caso l'host non sia capace di riassemblare i pacchetti. La frammentazione da 576 byte o meno deve essere ammessa da qualsiasi macchina in rete.
• MF, more fragments: campo a 1 bit, ogni frammento eccetto l'ultimo hanno questo bit settato per capire se il pacchetto è stato completato.
• Fragment offset: campo a 13 bit, definisce lo spiazzamento del frammento all'interno del datagram.
• Time To Live (TTL): campo a 8 bit, utilizzato come contatore e decrementato di un "hop" ogni volta che il pacchetto IP raggiunge un router. Se questo campo raggiunge lo zero il pacchetto viene eliminato dalla rete. Comunque per eliminare il pacchetto si adotta anche un timer. Dopo l'eliminazione, viene spedito un messaggio di attenzione dal router all'host che ha inviato il pacchetto, per mezzo del protocollo ICMP. Il TTL è evita quindi che un pacchetto possa viaggiare ininterrottamente in Internet.
• Protocol: definisce il protocollo, ad esempio TCP o UDP.
• Header checksum: corretto se rimane a zero all'arrivo.
• Source address: campo a 32 bit che definisce la macchina da cui è stato spedito (indirizzo IP del network).
• Destination address: campo a 32 bit che definisce indirizzo IP dell'host.

• Options: spazio riservato per aggiornamenti di protocollo, i campi sono:

• sicurezza: specifica se il messaggio non deve passare per determinate nazioni.
• routing obbligato: descrive il percorso da seguire, nell'eventualità che qualche tabella di routing sia corrotta e quindi c'è l'emergenza di spedizione o misurazioni (p.e Ping?).
• Loose source routing: il pacchetto ha una lista di indirizzi da seguire con la possibilità di poter passare anche per altri router, utile a scopi commerciali.
• Record route: opzione che permette di allegare l'indirizzo IP di ogni router transitato, in questo modo è possibile capire se c'è qualcosa che non va nell'algoritmo di routing (chi lo dice che un pessimo Algoritmi non faccia passare un pacchetto partito da Milano per Venezia via Rio de Janeiro?).
• Timestamp: campo simile a Record route con l'aggiunta del tempo di transito.

• A (1.0.0.0 - 127.255.255.255) il marcatore di classe è 0, 126 reti con 16 milioni di host ciascuno;
• B (128.0.0.0 - 191.255.255.255) il marcatore di classe è 10, 16382 reti con 64000 host ciascuno;
• C (192.0.0.0 - 223.255.255.255) il marcatore di classe è 110, 2 milioni di reti con 254 host ciascuno;
• D (224.0.0.0 - 239.255.255.255) il marcatore di classe è 1110, multicast indica un gruppo di host;
• E (240.0.0.0 - 247.255.255.255) prossimo utilizzo 00..0 (0) indica questo host o questa rete;
• 11..1 (= −1) indica il broadcast in questa rete (es: LAN). Se la parte NET_ID è tutta 0 allora si vuole indicare un host in questa rete. Se la parte HOST_ID è tutta posta ad 1, si vuole indicare un broadcast del pacchetto in una rete (LAN) remota. Loopbacking 127.xx.yy.zz per testare la rete locale da un host che non conosce il proprio numero. Vedi anche TCP/IP, PPP.

• Capacità di instradamento e indirizzamento espanso. IPv6 aumenta la dimensione dell'indirizzo IP da 32 a 128 bit per supportare più livelli gerarchici di indirizzamento (cfr. dns) ed un numero molto più grande di nodi indirizzabili.
• Una semplificazione del formato dell'header (vd. IPv4). Dal confronto delle intestazioni della versione 4 e della versione 6 di IP si può verificare che alcuni campi dell'header IPv4 sono stati rimossi o resi opzionali, per ridurre il peso dell'elaborazione del datagramma e per contenere il più possibile l'occupazione di banda dovuta all'intestazione, nonostante la maggiore dimensione degli indirizzi. Anche se gli indirizzi IPv6 sono quattro volte più lunghi di quelli IPv4, l'header IPv6 è solo due volte più grande di quello IPv4.
• Supporto migliorato per le opzioni. Cambiamenti nel modo in cui le opzioni dell'header IP sono codificate permettono un forwarding più efficiente, limiti meno stringenti sulla lunghezza delle opzioni e maggiore flessibilità nell'introduzione di nuove opzioni. Il loro uso diventa realmente possibile.
• Meccanismo di individuazione dei flussi. È stata aggiunta una nuova funzionalità per permettere l'individuazione dei pacchetti appartenenti a particolari flussi di dati per i quali il mittente richiede un trattamento speciale.
• Possibilità di estensioni future per il protocollo. Forse il cambiamento più significativo in IPv6 è l'abbandono di un protocollo che specifica completamente tutti i dettagli a favore di un protocollo che consente di inserire delle estensioni.
• Ottimizzazione delle funzioni di controllo. Il protocollo ICMP (Internet Control Message Protocol) per IPv6 comprende al suo interno la gestione dei Gruppi Multicast ed i cosiddetti meccanismi di Neighbor Discovery: tra questi sono particolarmente importanti i meccanismi di auotoconfigurazione dei terminali e quelli di risoluzione indirizzi.
• Un nuovo tipo di indirizzo chiamato indirizzo anycast. Questo indirizzo identifica un insieme di nodi, ma un datagramma spedito a tale indirizzo viene inoltrato a uno solo di essi.
• Capacità di autenticazione e privacy.
• Allineamento su 64 bit anzichè su 32 bit.