Version：Version 字段的长度仍是4位，它指明了协议版本号。
Traffic Class：这个8位字段可以为包赋予不同的类别或优先级。它类似IPv4的Type of Service字段，为差异化服务留有余地。
Flow Label：Flow Label字段是IPv6的新增字段。源节点使用这个20位字段，为特定序列的包请求特殊处理(效果好于尽力转发)。实时数据传输如语音和视频可以使用Flow Label字段以确保QoS。
Payload Length：这个16位字段表明了有效载荷长度。与IPv4包中的 Total Length字段不同，这个字段的值并未算上IPv6的40位报头。计算的只是报头后面的扩展和数据部分的长度。因为该字段长16位，所以能表示高达 64KB的数据有效载荷。如果有效载荷更大，则由超大包(jumbogram)扩展部分表示。
Next Header：这个8位字段类似IPv4中的Protocol字段，但有些 差异。在IPv4包中，传输层报头如TCP或UDP始终跟在IP报头后面。在IPv6中，扩展部分可以插在IP报头和传输层报头当中。这类扩展部分包括验 证、加密和分片功能。Next Header字段表明了传输层报头或扩展部分是否跟在IPv6报头后面。
Hop Limit：这个8位代替了IPv4中的TTL字段。它在经过规定数量的路由 段后会将包丢弃，从而防止了包被永远转发。包经过一个路由器，Hop Limit字段的值就减少一个。IPv4使用了时值(time value)，每经过一个路由段就从TTL字段减去一秒。IPv6用段值(hop value)换掉了时值。
Source Address：该字段指明了始发主机的起始地址，其长度为128位。
Destination Address：该字段指明了传输信号的目标地址，其长度为128位。
网络人员可能会惊讶地发现校验和与分片字段从 IPv6 的报头当中消失了。丢弃包的报头校验和是为了提高路由效率。虽然包报头仍有可能出现错误，新协议的设计人员却认为这种风险可以接受，尤其是考虑到IP层的 上下层：数据链路层和传输层会检查错误。
至于分片，IPv6 确实允许对包进行分割，但这过程在报头的扩展部分而不是报头本身进行。此外，IPv6包只能由源节点进行分割、目标节点进行重新组装：不允许路由器介入进 来对包进行分割或重新组装。这种分片特性的目的在于降低传输中的处理开销，而且假定如今网络的帧大小足够大，大多数包不需要分片。