至1992年初，一些关于互联网地址系统的建议在IETF（互联网工程任务组）上提出，并于1992年底形成白皮书。在1993年9月，IETF建立了一个临时的ad-hoc下一代IP（IPng）领域来专门解决下一代IP的问题。这个新领域由Allison Mankin和Scott Bradner领导，成员由15名来自不同工作背景的工程师组成。IETF于1994年7月25日采纳了IPng模型，并形成几个IPng工作组。
从1996年开始，一系列用于定义IPv6的RFC发表出来，最初的版本为RFC1883。由于IPv4和IPv6地址格式等不相同，因此在未来的很长一段时间里，互联网中出现IPv4和IPv6长期共存的局面。在IPv4和IPv6共存的网络中，对于仅有IPv4地址，或仅有IPv6地址的端系统，两者无法直接通信的，此时可依靠中间网关或者使用其他过渡机制实现通信。
2003年1月22日，IETF发布了IPv6测试性网络，即6bone网络。它是IETF用于测试IPv6网络而进行的一项IPng工程项目，该工程目的是测试如何将IPv4网络向IPv6网络迁移。作为IPv6问题测试的平台，6bone网络包括协议的实现、IPv4向IPv6迁移等功能。6bone操作建立在IPv6试验地址分配基础上．并采用3FFE::/16的IPv6前缀，为IPv6产品及网络的测试和试商用部署提供测试环境。
截至2009年6月，6bone网络技术已经支持了39个国家的260个组织机构。6bone网络被设计成为一个类似于全球性层次化的IPv6网络，同实际的互联网类似，它包括伪顶级转接提供商、伪次级转接提供商和伪站点级组织机构。由伪顶级提供商负责连接全球范围的组织机构，伪顶级提供商之间通过IPv6的lBGP-4扩展来尽力通信，伪次级提供商也通过BGP-4连接到伪区域性顶级提供商，伪站点级组织机构连接到伪次级提供商。伪站点级组织机构可以通过默认路由或BGP-4连接到其伪提供商。6bone最初开始于虚拟网络，它使用IPv6-over-IPv4隧道过渡技术。因此，它是一个基于IPv4互联网且支持IPv6传输的网络，后来逐渐建立了纯IPv6链接。
从2011年开始，主要用在个人计算机和服务器系统上的操作系统基本上都支持高质量IPv6配置产品。例如，Microsoft Windows从Windows 2000起就开始支持IPv6，到Windows XP时已经进入了产品完备阶段。而Windows Vista及以后的版本，如Windows 7、Windows 8等操作系统都已经完全支持IPv6，并对其进行了改进以提高支持度。Mac OS X Panther(10.3)、Linux 2.6、FreeBSD和Solaris同样支持IPv6的成熟产品。一些应用基于IPv6实现．如BitTorrent点到点文件传输协议等，避免了使用NAT的IPv4私有网络无法正常使用的普遍问题。
2012年6月6日，国际互联网协会举行了世界IPv6启动纪念日，这一天，全球IPv6网络正式启动。多家知名网站，如Google、Facebook和Yahoo等，于当天全球标准时间0点（北京时间8点整）开始永久性支持IPv6访问。
根据飓风电子统计，截至2013年9月，互联网318个中的283个顶级域名支持IPv6接入它们的DNS。约占89.0%，其中276个域名包含IPv6黏附记录，共5,138,365个域名在各自的域内拥有IPv6地址记录 [3] 。
2017年11月26日，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》 [4] 。
2018年6月，三大运营商联合阿里云宣布，将全面对外提供IPv6服务，并计划在2025年前助推中国互联网真正实现“IPv6 Only” [5] 。7月，百度云制定了中国的IPv6改造方案 [6] 。8月3日，工信部通信司在北京召开IPv6规模部署及专项督查工作全国电视电话会议，中国将分阶段有序推进规模建设IPv6网络，实现下一代互联网在经济社会各领域深度融合 [7] 。11月，国家下一代互联网产业技术创新战略联盟在北京发布了中国首份IPv6业务用户体验监测报告显示，移动宽带IPv6普及率为6.16%，IPv6覆盖用户数为7017万户，IPv6活跃用户数仅有718万户，与国家规划部署的目标还有较大距离。 [8]
2019年4月16日，工业和信息化部发布《关于开展2019年IPv6网络就绪专项行动的通知》。 [9] 5月，中国工信部称计划于2019年末，完成13个互联网骨干直联点IPv6的改造。 [10]
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