Adresy zgodne ze standardem IPv6 składają się z maksymalnie 32 znaków, przy czym podstawą nie jest dziesiątkowy system liczbowy, jak ma to miejsce w wypadku standardu IPv4, lecz system heksadecymalny (a więc szesnastkowy). Oprócz cyfr od 0 do 9 w adresach występują litery od A do F. W ten sposób można utworzyć około 340 sekstylionów adresów IP (1 sekstylion to 10 do potęgi 36, a więc 1 i 36 zer). Tak ogromny rząd wielkości pozwoli uniknąć konieczności ponownego poszerzania obszaru adresowania nawet w dłuższej perspektywie czasu. Jednak IPv6 ma za zadanie nie tylko zapobiec niedoborowi adresów internetowych, lecz ponadto zapewnić większą niezawodność transmisji danych. Odnosi się to przede wszystkim do transmitowania materiału wideo, telefonii internetowej i innych usług multimedialnych, w których opóźnienia podczas przesyłania danych powodują uciążliwe, niespodziewane przerwy. Standard IPv4 traktuje na równi wszystkie przesyłane pakiety danych, dostarczając je z opóźnieniem przy przeciążeniu sieci. W wypadku IPv6 można przypisać pakietom danych etykietę transmisji strumieniowej (tzw. flow label), która sprawia, że są one traktowane jako uprzywilejowane. Pozwala to uzyskać gwarantowaną jakość strumienia danych. Dodatkowym atutem protokołu IPv6 jest fakt, iż adresy IP nie są już obliczane jak dotychczas na podstawie wyznaczonego adresu MAC karty sieciowej, lecz określa się je metodą losową. W ten sposób praktycznie nie sposób ustalić, jakie urządzenie kryje się za danym adresem, co ma poprawić ochronę prywatności użytkowników.