国六标准是在现行《轻型汽车污染物排放限值及测量方法 (第五阶段)》(GB18352.5‑2013) 基础上完成的升级版本，与国五标准对比，主要存在以下区别：
一是测试循环不同。由国五的 NEDC 循环调整为 WLTC 循环，工况速度曲线瞬态变化更为明显，针对车辆冷启动、加减速、大负荷工况开展排放考核，覆盖更广的发动机工作区间，对车辆排放控制性能提出更高要求。
二是测试程序要求存在差异。试验车辆质量、道路载荷设置会直接影响车辆油耗与排放结果。国六标准设置更为严谨的测试条件，例如试验车重量、轮胎规格需要与量产车辆保持一致，减少企业借助测试条件造成实验室检测数据和车辆实际使用表现存在差距的情况。
三是排放限值进一步收紧。对比国五，部分污染物限值收紧 40%‑50%。同时遵循燃料中立原则，国六标准下汽油车与柴油车执行统一排放限值，而国五阶段汽油、柴油车限值有所区分。
四是新增实际道路行驶排放测试。把排放检测由实验室拓展至真实道路场景，车辆除需要通过试验室检测之外，还需要在市区、郊区的实际道路行驶过程中，借助便携式排放检测设备完成尾气检测，实测结果同样需要满足标准，减少实验室测试和现实工况脱节的问题。
五是蒸发排放控制要求收紧。国内地域广阔，温差跨度大，汽油车保有占比高，油气蒸发带来的影响较为突出，测算显示汽油单车每年油气挥发约 8.8kg。国六针对车辆停放、行驶以及高温环境下的汽油蒸发排放作出管控，要求装配 ORVR 油气在线回收装置，同时把加油环节的油气排放纳入管控范围。
六是增设排放质保期相关规定。车辆在 3 年或 6 万公里周期之内，若排放相关零部件发生故障、损坏造成排放超标的，由车辆生产企业承担对应维修、零部件更换的相关费用，维护车主相关权益。
七是完善低温试验规定。低温工况下 CO、HC 限值相比国五收紧约三分之一，新增 NOₓ管控指标，对冬季车辆冷启动阶段的排放进行约束。
八是强化车载诊断系统（OBD）管控。提升车辆排放状态实时监控能力，便于及时识别排放相关故障，提示车辆开展对应检修维护。