版本號（Version）：長度4比特。標識目前采用的IP協議的版本號。一般的值為0100（IPv4），0110（IPv6）
IP包頭長度（Header Length）：長度4比特。這個字段的作用是為了描述IP包頭的長度，因為在IP包頭中有變長的可選部分。該部分占4個bit位，單位為32bit（4個字節），即本區域值= IP頭部長度（單位為bit）/(8*4)，因此，一個IP包頭的長度最長為“1111”，即15*4＝60個字節。IP包頭最小長度為20字節。
服務類型（Type of Service）：長度8比特。8位 按位被如下定義 PPP DTRC0
PPP：定義包的優先級，取值越大數據越重要
000 普通 (Routine)
001 優先的 (Priority)
010 立即的發送 (Immediate)
011 閃電式的 (Flash)
100 比閃電還閃電式的 (Flash Override)
101 CRI/TIC/ECP(找不到這個詞的翻譯)
110 網間控制 (Internetwork Control)
111 網絡控制 (Network Control)
D 時延: 0:普通 1:延遲盡量小
T 吞吐量: 0:普通 1:流量盡量大
R 可靠性: 0:普通 1:可靠性盡量大
M 傳輸成本: 0:普通 1:成本盡量小
0 最后一位被保留，恆定為0
IP包總長（Total Length）：長度16比特。 以字節為單位計算的IP包的長度 (包括頭部和數據)，所以IP包最大長度65535字節。
標識符（Identifier）:長度16比特。該字段和Flags和Fragment Offest字段聯合使用，對較大的上層數據包進行分段（fragment）操作。路由器將一個包拆分后，所有拆分開的小包被標記相同的值，以便目的端設備能夠區分哪個包屬於被拆分開的包的一部分。
標記（Flags）：長度3比特。該字段第一位不使用。第二位是DF（Don't Fragment）位，DF位設為1時表明路由器不能對該上層數據包分段。如果一個上層數據包無法在不分段的情況下進行轉發，則路由器會丟棄該上層數據包並返回一個錯誤信息。第三位是MF（More Fragments）位，當路由器對一個上層數據包分段，則路由器會在除了最后一個分段的IP包的包頭中將MF位設為1。
片偏移（Fragment Offset）：長度13比特。表示該IP包在該組分片包中位置，接收端靠此來組裝還原IP包。
生存時間（TTL）：長度8比特。當IP包進行傳送時，先會對該字段賦予某個特定的值。當IP包經過每一個沿途的路由器的時候，每個沿途的路由器會將IP包的TTL值減少1。如果TTL減少為0，則該IP包會被丟棄。這個字段可以防止由於路由環路而導致IP包在網絡中不停被轉發。
協議（Protocol）：長度8比特。標識了上層所使用的協議。
以下是比較常用的協議號：
1 ICMP
2 IGMP
6 TCP
17 UDP
88 IGRP
89 OSPF
頭部校驗（Header Checksum）：長度16位。用來做IP頭部的正確性檢測，但不包含數據部分。 因為每個路由器要改變TTL的值,所以路由器會為每個通過的數據包重新計算這個值。
起源和目標地址（Source and Destination Addresses）：這兩個地段都是32比特。標識了這個IP包的起源和目標地址。要注意除非使用NAT，否則整個傳輸的過程中，這兩個地址不會改變。
至此，IP包頭基本的20字節已介紹完畢，此后部分屬於可選項，不是必須的部分。
可選項（Options）：這是一個可變長的字段。該字段屬於可選項，主要用於測試，由起源設備根據需要改寫。可選項目包含以下內容：
松散源路由（Loose source routing）：給出一連串路由器接口的IP地址。IP包必須沿着這些IP地址傳送，但是允許在相繼的兩個IP地址之間跳過多個路由器。
嚴格源路由（Strict source routing）：給出一連串路由器接口的IP地址。IP包必須沿着這些IP地址傳送，如果下一跳不在IP地址表中則表示發生錯誤。
路由記錄（Record route）：當IP包離開每個路由器的時候記錄路由器的出站接口的IP地址。
時間戳（Timestamps）：當IP包離開每個路由器的時候記錄時間。
填充（Padding）：因為IP包頭長度（Header Length）部分的單位為32bit，所以IP包頭的長度必須為32bit的整數倍。因此，在可選項后面，IP協議會填充若干個0，以達到32bit的整數倍。