El protocolo de seguridad IPsec (Internet Protocol security) se utiliza tanto en IPv4 como en IPv6.
No obstante, IPsec es obligatorio en IPv6, con lo cual siempre está presente, mientras que en IPv4 es opcional. Adicionalmente, en IPv6 se puede utilizar seguridad extremo-a-extremo, lo cual no siempre es posible en IPv4 pues NAT lo impide. En consecuencia, se puede afirmar que las redes IPv6 son con carácter general más seguras que las IPv4.
Por otro lado, se puede afirmar que IPv6, si se configura adecuadamente la red, ofrece mejor protección frente a posibles ataques de denegación de servicio denominados “por fuerza bruta”. Se trata de ataques que intentan rastrear todas las direcciones disponibles en una red. En el caso de una red IPv4 donde lo habitual es que tengan 255 direcciones, este rastreo solo supone unos 5 minutos. El hecho de que una red IPv6 tenga tantas direcciones, implica que cada subred tarda en rastrearse 5,3 billones de años, y además, como cada usuario tiene 65.535 subredes, dicho rastreo se hace casi imposible.