IPv6 (RFC 2460) dirancang sebagai perbaikan dari IPv4 (RFC 791), dan bukan merupakan perubahan yang ekstrim dari IPv4. Fungsi-fungsi yang bekerja pada IPv4 juga ada pada IPv6, sedangkan fungsi-fungsi yang tidak bekerja pada IPv4 dihilangkan pada IPv6. Perubahan dari IPv4 ke IPv6 dapat dibagi dalam beberapa kategori, yaitu:
1. Kapabilitas pengalamatan yang semakin besar. Pengalamatan yang digunakan meningkat dari 32-bit pada IPv4 menjadi 128-bit pada IPv6. Hal ini digunakan untuk mendukung hirarki pengalamatan dan jumlah pengalamatan node yang lebih banyak, dan konfigurasi alamat-alamat secara otomatis yang lebih sederhana.
2. Penyederhanaan format header. Beberapa field pada header IPv4 telah dihilangkan atau dibuat menjadi optional untuk mengurangi cost processing dari penanganan paket dan untuk menjaga cost bandwidth dari IPv6 sekecil mungkin walaupun ada peningkatan ukuran alamat. Walaupun panjang pengalamatan IPv6 empat kali lebih panjang daripada pengalamatan pada IPv4, panjang header IPv6 hanyalah dua kali lebih panjang daripada header IPv4.