Khi lưu trữ ảo dựa trên IP được sử dụng, mỗi trang web (tên máy chủ DNS hoặc một nhóm tên máy chủ DNS hoạt động giống nhau) sẽ trỏ đến một địa chỉ IP duy nhất. Máy chủ web được cấu hình với nhiều giao diện mạng vật lý, giao diện mạng ảo trên cùng một giao diện vật lý hoặc nhiều địa chỉ IP trên một giao diện. Máy chủ web có thể mở các ổ cắm nghe riêng cho từng địa chỉ IP hoặc có thể nghe trên tất cả các giao diện với một ổ cắm duy nhất và có được địa chỉ IP mà kết nối TCP đã nhận được sau khi chấp nhận kết nối. Dù bằng cách nào, nó có thể sử dụng địa chỉ IP để xác định trang web nào sẽ phục vụ. Máy khách không tham gia vào quá trình này và do đó (không giống như lưu trữ ảo dựa trên tên) không có vấn đề tương thích.

Nhược điểm của phương pháp này là máy chủ cần một địa chỉ IP khác nhau cho mỗi trang web. Điều này làm tăng chi phí quản trị (cả việc gán địa chỉ cho máy chủ và chứng minh việc sử dụng các địa chỉ đó cho cơ quan đăng ký internet) và góp phần làm cạn kiệt địa chỉ IPv4.