Windowsなどでは、IPアドレスが設定されておらず、DHCPサーバも見つからない場合には、自動的に169.254で始まるクラスBのIPアドレスが振られる（APIPAという機能）。 これはリンクローカルアドレスと呼ばれ、単一のLAN内での通信に使うことができるが、ルーティングができないなどプライベートアドレスとは異なるものである。
プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスを相互変換することにより、インターネットに接続することができる。その方法として、NAPT(実装としてはIPマスカレードやipfwなど)やプロキシサーバがある。
インターネット接続サービスによっては、インターネットに接続する機器にグローバルIPアドレスではなく、このプライベートIPアドレスを割り当てることもある。
プライベートIPアドレスとこれに関する仕組みによって、グローバルIPアドレスを多量に消費することなくインターネットに接続できる機器を増やすことができる。
下記のアドレスは特殊な用途に使われるため、機器に割り振ることはできない。
ホスト部の2進数表現が全て1 （例:192.168.170.255/24）ネットワークに対するブロードキャストアドレスとして用いられる。
ホスト部の2進数表現が全て0 （例:192.168.170.0/24）ネットワーク自体を指すアドレスとして用いられる。本来これはネットワーク構成図やサーバソフトウェアの設定などにおける表記上の約束事にすぎず、実際には必ずしも使えないわけではないが、動作が保証されないので避けたほうがよい。また過去においては、ブロードキャストアドレスとしてこの形式を用いるOSも存在した。
127.0.0.0/8 （よく使われるのは127.0.0.1）その機器自身を表すローカルループバックアドレスとして用いられる。
グローバルIPアドレスは、まずインターネットレジストリ（APNICやJPNICなど）からISPにまとまった単位で付与される。これを割り振り (allocation) という。ISPは、末端の利用者（個人、法人など）に対して、利用契約に基づいてIPアドレスを払い出す。これを割り当て (assignment) という。かつて、一部の大学やIT企業が非営利でインターネットを支えていた時代には、レジストリからこれら組織に直接割り当てられる例が多かったが、今日では商用ISPが発達したため、新規の割り当てではそのような例は少ない。インターネットレジストリにもICANN -> RIR(Regional Internet Registry) -> NIR(National Internet Registry) -> LIR(Local Internet Registry)といった階層構造が存在する。
参考: ⇒インターネット用語1分解説 - 割り振り(Allocation)、割り当て(Assignment)とは
個人契約者の場合、グローバルIPアドレス1個を動的に割り当てる（接続ごとにIPアドレスが変わることがある）ものがほとんどである。ただし、ISPや契約プランによっては、プライベートアドレスを割り当てるもの、グローバルアドレス1個を固定で割り当てるもの、複数のグローバルアドレスを固定で割り当てるものもある。割り当てのプロトコルは、ダイヤルアップ接続ではPPP、ADSL・FTTHなどではPPPoE、ケーブルテレビや公衆無線インターネット（ホットスポット）ではDHCPによることが一般的である。
法人契約の場合は、サーバを運用すること、取引先等とのデータのやりとりにおいてIPアドレスによるアクセス制限がある場合があることなどの理由により、複数のグローバルアドレスを固定で割り当てる契約が一般的である。
なお、家庭内や組織内でのプライベートアドレスの割り当ては、DHCPによることが一般的である。ただし、サーバやルータなど固定アドレスを必要とするものや、割り当てを厳密に管理したい場合には固定の割り当てが行われる。
近年、個人情報保護やセキュリティの観点から、IPアドレスは個人情報ではないのか、IPアドレスから個人情報やプライバシーを暴露されるのではないか、といった懸念が多く見られるようになってきている。しかしIPアドレスは公開されるものであり、インターネットの仕組みは、それを前提として構築されている。
TCP/IP を用いた通信では、常に自分のIPアドレスが通信相手に伝達される。例外として通信経路にゲートウェイ（プロキシサーバ等）がある場合にはゲートウェイのIPアドレスが伝達されるが、これもゲートウェイには自分のIPアドレスが伝達される。
このIPアドレスから情報を得るには WHOIS や DNS を用いる。WHOIS はIPアドレスを割り振られているネットワーク管理者に関する情報を得られ、DNS はIPアドレスからホスト名を得られる。これらによって得られる情報のうち、登録組織名やホスト名から接続元の場所が得られる。大抵はプロバイダ名と地域が分る程度だが、会社や大学に割り振られている場合には接続元の住所が得られる事もある。
上記以外の個人情報（氏名・詳細な住所・電話番号・メールアドレスなど）をIPアドレスのみから知ることは、ISP等から個人情報と接続記録が漏洩しない限り不可能である。したがって、IPアドレスを記録・公開しても、それが現実空間において即詳細な個人情報の暴露につながるわけではない。
ただし、インターネット世界においてはIPアドレスは個人ユーザーのパソコンまたは個人契約のサーバを特定する物であり、掲示板やウィキペディアの投稿記録にユーザー個人のIPアドレスは残されている。掲示板やチャットではあらかじめ特定のIPアドレスを入力する事で対象となるユーザーの投稿をブロックする事が可能であり、ウェブサイトに仕組まれたアクセス解析によって、IPアドレス番号をもつユーザーが何時に来訪したかを調べる事が可能である。
その為、特定のユーザーとIPアドレスが連動して発覚した場合、特定ユーザーを追跡または排除する為にインターネット解析を使い、荒らしによる投稿の削除や、名前を変えてもIPアドレスをたどる事で個人サイトを荒らすなどの、個人情報（氏名・詳細な住所・電話番号など）を公表しないまでも、インターネット空間上におけるストーカー行為の補助と判断される場合がある。
しかし、あるIPアドレスを利用した者が、名誉毀損など何らかの犯罪を犯した場合、警察によってそのIPアドレスを割り振られているプロバイダに連絡が入り、警察は法的措置に基づいてIPアドレスを使用した個人の情報を公開するようプロバイダに請求する。従って、個人間ではIPアドレスで個人情報を取り出すことは不可能だが、警察への告訴や、民事訴訟などの手続きなどを経ると当該IPアドレスを使用した個人を割り出すことができる。また、IPアドレスを使用した者の情報はプロバイダによって調べられるので、仮にあるIPアドレスを使用した者が何らかの不正を行ったことを、そのIPアドレスから判明するプロバイダに通報すると、プロバイダは基本的には内規に基づいて利用停止などの措置を執ることがある。
関連項目
IPアドレス枯渇問題