We noteren IPv6-adressen in de vorm van in totaal acht groepen van vier hexadecimale (zestientallige) cijfers gescheiden door dubbelpunten. Als een groep 0000 is, mag je die nullen weglaten en gewoon twee dubbelpunten tegen elkaar plaatsen. Als meerdere opeenvolgende groepen nul zijn, mag je ze compleet weglaten. Je mag nooit meer dan twee dubbelpunten naast elkaar plaatsen. Leidende nullen in een groep mag je ook weglaten. Omwille van compatibiliteitsredenen is het toegestaan de laatste vier bytes (twee groepen) van een IPv6-adres te noteren als vier door punten gescheiden decimale getallen.

Dit is een voorbeeld van een geldig IPv6-adres:
2001:0db8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab
Dit mag je dus ook zo schrijven:
2001:db8::1428:57ab
Maar ook als:
2001:db8::20.40.87.171

Omdat IPv6-adressen dubbele punten bevatten, is er een probleem als je in een URL-samenstelling een poortnummer wil opgeven. Daarom omsluiten we IPv6-adressen in URL's altijd door vierkante haken. Dus:
http://[2001:db8::1428:57ab]:8000
is de juiste manier om een IPv6-adres te noteren.

Hoe wijzen we nu IPv6-adressen toe? Omdat een MAC-adres uniek is, ligt het voor de hand om IPv6-adressen automatisch te genereren aan de hand van die MAC-adressen. Ze kunnen ook sequentieel toegewezen worden. Nogal wat gebruikers zitten er niet bepaald op te wachten om permanent een wereldwijd uniek ip-adres aan zichzelf gekoppeld te hebben. Hoeveel privacy heb je dan nog? Gelukkig werd daar ook al aan gedacht: RFC 3041 probeert een beetje van de anonimiteit die je kunt genieten met IPv4 te herstellen door een mechanisme te definiëren waarbij willekeurige bitsequenties gebruikt kunnen worden in plaats van een uniek MAC-adres voor de samenstelling van een IPv6-adres.

Daar waar zelfconfiguratie bij IPv4 alleen mogelijk is met RARP, BOOTP of DHCP, kan dat bij IPv6 door een netwerkstation zelf gebeuren met behulp van de router in het netwerk. 'Router advertising' heet dat dan. Maar ook DHCP is nog mogelijk bij IPv6, concreet met DHCPv6.

Net zoals bij IPv4 kun je zelf definiëren hoe groot je netwerk is en hoeveel hosts je in een netwerk wil hebben. Bij IPv4 kon je dat doen door een netwerkmasker op te geven of via de 'slash'-notatie (bijvoorbeeld 192.168.0.0/24 in plaats van 192.168.0.0 met netmasker 255.255.255.0) waarbij je opgaf hoeveel bits van het adres bij het netwerk horen vooraleer het hostadres volgt.
Omdat een IPv6-adres veel omvangrijker is, gebruiken we alleen de 'slash'-notatie en geven we dus aan hoeveel bits het netwerk groot is. Indien niets opgegeven is, veronderstellen we dat het netwerk de eerste 64 bits omvat.

Een netwerk van 48 bits ziet er bijvoorbeeld zo uit:
2001:0db8:1234::/48
en omvat de IPv6-adressen vanaf:
2001:0db8:1245:0000:0000:0000:0000:0000
tot en met:
2001:0db8:1245:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff

Een netwerk met slechts 1 host zouden we opgeven als adres/128. Daarbij maken we een voorbehoud voor ::1/128, want dat is bij IPv6 de localhost (wat bij IPv4 127.0.0.1 is).
We kennen drie soorten IPv6-adressen: unicast, multicast en anycast. Een unicast-adres specificeert één host. Als je een unicast-adres als doelwit van een transmissie opgeeft, wordt het netwerkpakket alleen aan die welbepaalde host afgeleverd.
Een multicast-adres definieert meerdere hosts tegelijk. Dat kunnen meerdere hosts binnen eenzelfde netwerk zijn, maar dat hoeft niet omdat je het bereik van een multicast-adres kunt opgeven. IPv6 multicast-adressen beginnen met prefix ff00::/8 en hun tweede byte definieert dan het bereik van dat adres. De meest gebruikte bereiken zijn 2 voor lokaal, 5 voor binnen een site en hexadecimaal 'e' voor globaal.
'Unicasten' en 'multicasten' is uiteraard ook mogelijk bij IPv4. 'Anycasten' is echter iets speciaals en kan alleen bij IPv6. Anycast-adressen wijzen ook naar meer dan één host, maar als je als bestemming een anycast-adres opgeeft wordt het netwerkpakket (of de pakketten) bij slechts één van die bestemmingen afgeleverd en gewoonlijk de 'dichtstbijzijnde' volgens wat het routingprotocol ‘denkt' dat de afstand is. Het is niet gemakkelijk om een anycast-adres te herkennen omdat ze de structuur van een normaal unicast-adres hebben en alleen verschillen doordat ze op verschillende punten van het netwerk in het IPv6-routingprotocol geïnjecteerd worden.