IPv6 wurde hauptsächlich entwickelt um die Adressknappheit von IPv4 zu überwinden und den Routing-Prozess zu optimieren. Die Anzahl der Felder im IPv6 Header ist im Vergleich zu IPv4 von 12 auf 8 Felder reduziert worden.
Die übliche Schreibweise von IPv6-Adressen ist die Gruppierung von jeweils zwei Byte im hexadezimalen Format mit Doppelpunkt als Trennzeichen. Vier Nullen werden typischerweise nur als eine Null geschrieben oder komplett weggelassen. Anders als bei IPv4 gibt es bei IPv6 keine Broadcast-Adressen. Ein Broadcast ist ein Sonderfall eines Multicasts.
Beispiele für IPv6-Adressen:
Aufeinanderfolgende Blöcke, die nur Nullen beinhalten, dürfen in IPv6-Adressen einmalig weggelassen werden. Entfallene Blöcke sind unabhängig von deren Anzahl mit zwei Doppelpunkten gekennzeichnet. In einer IPv6-Adresse können zwei aufeinanderfolgende Doppelpunkte somit nur einmalig vorkommen.
IPv4-Adressen können auch in IPv6 umgesetzt werden. Hierzu steht auch eine Mischnotation zur Verfügung, die eine Kombination von hexadezimalen und dezimalen Werten erlaubt.
Bei IPv6-Adressen sind, falls nicht durch eine Subnetzmaske anders definiert, 64 Bit für die Netzwerk- und 64 Bit für die Hostadresse vorgesehen. Durch den hinreichend großen Adressraum ist die Verwendung von Subnetzmasken zwar möglich, allerdings wenig gebräuchlich.