IPv6 ondersteunt de verschillende bovenliggende protocollen op dezelfde manier als IPv4. Dit omvat protocollen zoals TCP, UDP, ICMP, enz.
IPv6 gebruikt echter enkele nieuwe eigenschappen om deze protocollen te ondersteunen. Een belangrijk kenmerk is dat IPv6 een verbeterde headerstructuur heeft die de headers kleiner maakt en de verwerkingstijd van de router vermindert. Dit draagt bij aan een snellere en efficiëntere verwerking van de bovenliggende protocollen.
IPv6 ondersteunt ook multicast op internetniveau, waardoor het mogelijk is om grote hoeveelheden data te verzenden naar meerdere hosts op hetzelfde moment. Dit maakt het mogelijk om efficiënter en sneller te communiceren met meerdere hosts.
Er wordt ook ondersteuning geboden voor kwaliteit van dienst (QoS) en verkeersklassen, wat belangrijk is voor het beheren en prioriteren van verkeer in drukke netwerken.
Tot slot ondersteunt IPv6 ook veiligheidsprotocollen zoals IPSec, die helpt bij het beschermen van de vertrouwelijkheid, integriteit en beschikbaarheid van gegevens tijdens transport over het internet.
