Jednym z głównych konstrukcyjnych usprawnień protokołu IPv6 względem IPv4 jest uproszczona budowa nagłówka.

Nagłówek IPv4 składa się z 20 oktetów (do 60 bajtów, jeśli wykorzystywane jest pole Opcje), które wykorzystywane są do określenia 12 podstawowych pól nagłówka, nie uwzględniając pól Opcje oraz Dopełnienie.

Nagłówek IPv6 składa się z 40 oktetów, które stanowią głównie adresy IPv6 źródłowy i docelowy (128 bitów każdy). Zbudowany jest on z 8 pól, w skład których wchodzą 3 wskazane już podstawowe pola nagłówka IPv4 oraz 5 dodatkowych pól.

Rys. 1 przedstawia strukturę nagłówka IPv4. Jak przedstawiono na rysunku, w datagramie IPv6 niektóre pola nagłówka pozostały takie same jak w datagramie IPv4, niektóre nie są używane, a inne pola zmieniły nazwę i pozycję.

Ponadto, w protokole IPv6 dodano nowe pole, które nie jest wykorzystywane w protokole IPv4. Uproszczoną postać nagłówka IPv6 pokazano na rys. 2.

Uproszczony nagłówek IPv6 posiada kilka zalet w stosunku do IPv4: