IPv4 başlık (header) yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir:

Bir IPv4 başlığında bulunan bölümler şunlardır:

• Sürüm (Version) (4-bit):
  Internet protokolünün ne olduğunu gösterir. IPv4 başlığı için bu 4’tür.
  
  
• Başlık Boyutu (Header Length) (4-bit):
  Başlık bilgisinin boyutunu gösterir.
  
  
• Servis Türü (Type of Service - TOS) (8-bit):
  Paketin önceliği, gecikmesi, güvenilirliği ve iletim hızı konularında bilgi veren bölümdür.
  
  
• Toplam Uzunluk (Total Length) (16-bit):
  IP paketinin toplam büyüklüğünü gösterir. En fazla 65536 byte olabilir.
  
  
• Kimlik Bilgisi (Identification) (16-bit):
  Parçalanma yapılan verinin, hangi IPv4 paketlerinden oluştuğunu gösterir. Bunu aynı datayı oluşturan bütün paketlere aynı kimlik bilgisi değerini vererek yapan kısımdır.
  
  
• Bayraklar (Flags) (3-bit):
  • İlk biti ayrılmıştır ve 0 olmak zorundadır.
  • İkinci bitte ise parçalama bayrağı (don’t fragmentation) bulunur. Bu değer 1 olduğunda, eğer paketin yönlendiriciden iletilmesi için parçalanması gerekiyorsa paket yok olur.
  • Üçüncü bitte ise daha fazla parça (more fragment) bayrağı bulunur. Bu değerin 0 olduğu paket, son pakettir veya parçalamaya uğramamıştır.
    
    
• Parça Numarası (Fragment Offset) (13-bit):
  IPv4 paketlerinin hangi sırada birleşerek datayı oluşturacağını gösteren kısımdır.
  
  
• Yaşam Süresi (Time to Live) (8-bit):
  Bu alan, paket her "router"dan geçtiğinde 1 azalır. Eğer TTL değeri 0 olursa paket yok olur.
  
  
• Protokol (Protocol) (8-bit):
  Üst katman protokolünü (TCP, UDP veya ICMP) gösterir. Protokol numaraları IANA’ya gore belirlenmiştir.
  
  
• Başlık Kontrolü (Header Checksum) (16-bit):
  Pakette hata olup olmadığı bu bölümde kontrol edilir. Yol boyunca bütün yönlendiricilerde bu bölüm doğrulanarak tekrar hesaplanır.
  
  
• Kaynak IPv4 Adresi (Source IPv4 Address) (32-bit):
  Kaynağın IPv4 adresini gösterir.
  
  
• Hedef IPv4 Adresi (Destination IPv4 Address) (32-bit):
  Alıcının IPv4 adresini gösterir.
  
  
• Seçenekler (Options):
  Güvenlik, kaynak, yönlendirme, yolun kaydedilmesi ve zaman gibi bilgilerin tutulduğu alanlardır. Gerektiği zaman kullanılır. Boyutu değişkendir.
  
  
• Dolgu (Padding):
  Paketin 32 bitlik sınırda sonlanması için kullanılan bölümdür. Başlık bilgisi büyüklüğünü değiştirir.
  
  
• Yük (Payload):
  İletilen bilgiyi gösterir.