IPv6, zwany także IPng (lub IP Next Generation), to kolejna planowana wersja systemu adresów IP. (IPv5 był eksperymentalną wersją stosowaną głównie do przesyłania strumienia danych). Podczas gdy IPv4 wykorzystuje 32-bitowe, adresy IPv6 składają się z 128 bitów, co gwałtownie zwiększa liczbę możliwych adresów. IPv6 pozwala na 340 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 adresów IP.

Pod koniec lat 80-tych XX wieku okazało się, że są potrzebne nowe metody ochrony przestrzeni adresowej i wdrożono IPv6. Szacunkowe ramy czasowe aż do całkowitego wyczerpania adresów IPv4 były różne. W 2003 r. Paul Wilson (dyrektor APNIC) stwierdził, że wyczerpanie adresów IPv4 zajmie jeszcze 10-20 lat. We wrześniu 2005 r. raport Cisco sugeruje, że grupa dostępnych adresów wystarczy na 4-5 lat. W maju 2009 r. kolejny raport przewiduje, że pula niepodzielonych adresów wyczerpie się w czerwcu 2011 r., a regionalnym RIR adresy skończą się w marcu 2012. Wtedy rozpocznie się wdrażanie IPv6.

IPv6 wprowadza również nowe funkcje, które upraszczają przypisanie adresu (adres autokonfiguracji) i numeracji sieci (prefix i router ogłoszeń) przy zmianie dostawcy połączeń internetowych. Host IPv6 może skonfigurować się automatycznie po podłączeniu do sieci przy użyciu ICMPv6. Jeśli adres IPv6 autokonfiguracji nie spełnia wymagań, sieć może używać konfiguracji Dynamic Host Configuration Protocol dla wdrażania IPv6 (DHCPv6) lub komputery mogą być skonfigurowane statycznie.

Bezpieczeństwo sieci jest elementem architektury IPv6. Wsparcie IPsec jest obowiązkowe we wdrożeniach IPv6, w przeciwieństwie do IPv4, gdzie jest to opcja. IPsec jednak nie jest powszechnie wykorzystywany w chwili obecnej, z wyjątkiem zabezpieczenia ruchu między routerami IPv6 protokołu Border Gateway.

Podstawową przejścia od IPv4 do IPv6 jest obecność implementacji tych dwóch protokołów w systemie operacyjnym. Dual-stack IP może działać całkowicie niezależnie lub może używać hybrydowego podejścia, które jest realizowane w nowoczesnych systemach operacyjnych na serwerze i komputerze użytkownika końcowego.