IPv6作为下一代互联网的网络层协议，用它来取代IPv4主要是为了解决IPv4地址枯竭问题，同时它也在其他方面对于IPv4有许多改进。

现今的互联网络发展蓬勃，截至2018年1月，全球上网人数已达40.21亿，IPv4仅能提供约42.9亿个IP位置。虽然当前的网络地址转换及无类别域间路由等技术可延缓网络位置匮乏之现象，但为求解决根本问题，从1990年开始，互联网工程工作小组开始规划IPv4的下一代协议，并于1996年8月10日成为IETF的草案标准，最终IPv6在1998年12月由互联网工程工作小组以互联网标准规范（RFC 2460）的方式正式公布。

IPv6的计划是创建未来互联网扩展的基础，IPv6具有比IPv4大得多的编码地址空间。这是因为RFC 2373和RFC 2374定义的IPv6采用128位的二进制地址，而IPv4使用的是32位二进制。因此新增的地址空间支持2¹²⁸（约3.4×10³⁸）个地址，具体数量为340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456个，也可以说成16³²个，因为32位地址每位可以取16个不同的值。

以地球人口70亿人计算，每人平均可分得约4.86×10²⁸（486117667×10²⁰）个IPv6地址。

IPv6地址的表达形式一般采用32个十六进制数。例如：2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344是一个全局唯一的IPv6地址。