La cabecera de un paquete IPv6 ha sido diseñada para ser más simple que la cabecera de IPv4, con el objetivo de facilitar el procesamiento más eficiente en los routers.

La cabecera de IPv6 consta de 8 campos fijos, en comparación con los 13 campos posibles (incluyendo opciones) que podría tener una cabecera de IPv4.

Los campos de la cabecera básica de IPv6 son los siguientes:

1. Version: 4 bits que indican la versión del protocolo IP, que para IPv6 es el número 6.
2. Traffic Class: 8 bits utilizados para diferenciar el tráfico en la red, similar al campo Type of Service en IPv4.
3. Flow Label: 20 bits usados para etiquetar secuencias de paquetes que requieren un manejo especial por los routers.
4. Payload Length: 16 bits que indican la longitud del payload del paquete, es decir, todo lo que sigue a la cabecera IPv6, en octetos.
5. Next Header: 8 bits que identifican el tipo de encabezado inmediatamente siguiente a la cabecera IPv6. Funciona similar al campo Protocol en IPv4 y se utiliza para indicar si el siguiente encabezado es TCP, UDP, ICMPv6, etc.
6. Hop Limit: 8 bits que especifican la cantidad máxima de saltos (routers atravesados) que el paquete está permitido hacer antes de ser descartado. Es similar al campo TTL en IPv4.
7. Source Address: 128 bits que indican la dirección IPv6 del emisor del paquete.
8. Destination Address: 128 bits que indican la dirección IPv6 del destinatario del paquete.

Estos campos están organizados en una cabecera de 40 bytes. La simplificación en el diseño busca mejorar la velocidad de procesamiento en los dispositivos de red, eliminando la necesidad de sumarizar o fragmentar paquetes en los routers intermedios, lo cual es manejado en los extremos en IPv6.