Der Zweck eines NAT64-Gateways besteht nicht darin, IPv6 zugänglich zu machen, sondern nur IPv4-Hosts von IPv6-Hosts aus. In der Regel handelt es sich hierbei um alte Geräte im Netzwerk eines Unternehmens. NAT64 kann jedoch zusammen mit DNS64 verwendet werden, um ausschließlich IPv6-Geräten die Kommunikation mit dem IPv4-Internet zu ermöglichen. Einige Mobilfunkanbieter tun dies.
Da diese Protokolle nicht kompatibel sind, übersetzt das NAT64-Gateway IPv6 in IPv4, sodass der IPv6-Host den IPv4-Host unter einer übersetzten IPv6-Adresse erreichen kann, die mit 64: ff9b :: beginnt und die letzten vier Oktette den vier IPv4-Oktetten entsprechen . Das DNS64-Gateway übersetzt einen IPv4-A-Datensatz in einen entsprechenden IPv6-AAAA-Datensatz, der die entsprechende 64: ff9b :: / 96-Adresse enthält.
Diese Adressen sind nicht global routbar. Um sie lokal verwenden zu können, benötigen alle Ihre Router statische Routen, um 64: ff9b :: / 96 zum NAT64-Gateway zu routen. In sehr einfachen Setups, in denen Ihr Standardrouter auch NAT64 / DNS64 ausführt, reicht die Standardroute aus.