A finalidade de um gateway NAT64 não é tornar o IPv6 acessível, mas tornar os hosts somente IPv4 acessíveis a partir de hosts somente IPv6. Geralmente, esses dispositivos legados antigos estão na rede de uma empresa, mas o NAT64 pode ser usado junto com o DNS64 para permitir que dispositivos somente IPv6 conversem com a Internet IPv4. Algumas operadoras de celular fazem isso.
Como esses protocolos são incompatíveis, o gateway NAT64 converte IPv6 em IPv4 para que o host IPv6 possa alcançar o host IPv4 em um endereço IPv6 traduzido que começa com 64: ff9b :: e que os últimos quatro octetos são os mesmos que os quatro octetos IPv4. O gateway DNS64 converte um registro IPv4 A em um registro AAAA IPv6 correspondente contendo o endereço 64: ff9b :: / 96 correspondente.
Esses endereços não são globalmente roteáveis e, para usá-los localmente, todos os seus roteadores exigem rotas estáticas para rotear o 64: ff9b :: / 96 para o gateway NAT64. Em configurações muito simples em que o seu roteador padrão também faz NAT64 / DNS64, a rota padrão é suficiente.