Les adresses de multidiffusion permettent à un périphérique source d'envoyer un paquet à un groupe de périphériques. Les périphériques qui font partie d'un groupe de multidiffusion se voient affecter une adresse IP de groupe de multidiffusion. La plage d'adresses de multidiffusion IPv4 s'étend de 224.0.0.0 à 239.255.255.255. Dans la mesure où les adresses de multidiffusion représentent un groupe d'adresses (parfois appelé groupe d'hôtes), elles ne peuvent s'utiliser que comme destination d'un paquet. La source doit toujours avoir une adresse monodiffusion.
Les adresses de multidiffusion sont notamment utilisées dans les jeux en ligne, où plusieurs joueurs sont connectés à distance au même jeu. L'enseignement à distance par visioconférence fait également appel aux adresses de multidiffusion. Plusieurs étudiants sont ainsi connectés au même cours.
Comme avec les adresses de monodiffusion et de diffusion, l'adresse IP multidiffusion nécessite une adresse MAC de multidiffusion correspondante pour remettre les trames sur un réseau local. L'adresse MAC de multidiffusion (utilisée conjointement avec le protocole IP) est une valeur spécifique qui commence par 01-00-5E au format hexadécimal. L'autre partie de l'adresse MAC de multidiffusion provient de la conversion des 23 bits inférieurs de l'adresse IP du groupe de multidiffusion en 6 caractères hexadécimaux.
L'adresse de multidiffusion en hexadécimal 01-00-5E-00-00-C8 représentée dans l'animation en est un exemple.