TCP数据报首部格式如下图所示：
源端口（Source Port），目标端口（Destination Port） 各2字节
源端口号标识主机上发起传送的应用程序；目的端口标识主机上传送要到达的应用程序。源端和目的端的端口号，用于寻找发端和收端应用进程。这两个值加上I P首部中的源端I P地址和目的端I P地址唯一确定一个TCP连接。一个I P地址和一个端口号有时也称为一个插口（socket），插口对（socket pair）(包含客户I P地址、客户端口号、服务器 I P地址和服务器端口号的四元组 )可唯一确定互联网络中每个TCP连接的双方。IP+TCP端口唯一确定一个TCP连接。
TCP协议通过使用”端口”来标识源端和目标端的应用进程。 端口号可以使用0到65535之间的任何数字。在收到服务请求时，操作系统动态地为客户端的应用程序分配端口号。在服务器端，每种服务在”众所周知的端 口”（Well-Know Port）为用户提供服务。
封包序号（Sequence Number） 4字节
由于 TCP 封包必须要带入 IP 封包当中，所以如果 TCP 数据太大时(大于 IP 封包的容许程度)， 就得要进行分段。这个 Sequence Number 就是记录每个封包的序号，可以让收受端重新将 TCP 的数据组合起来。
序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。
确认号（Acknowledge Number） 4字节
为了确认主机端确实有收到我们 client 端所送出的封包数据，我们 client 端当然希望能够收到主机方面的响应，那就是这个 Acknowledge Number 的用途了。 当 client 端收到这个确认码时，就能够确定之前传递的封包已经被正确的收下了。这个号是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。
数据偏移（Data Offset）4比特
和IP数据包头部一样，也有个Options字段，长度是不固定的，而为了要确认整个TCP封包大小，就需要这个标志来说明整个封包区段的起始位置。
这个字段指出TCP报文段的数据起始处距离 TCP报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位不是字节而是32bit字（4字节为计算单位）。
没有任何选项字段的TCP头部长度为20字节；最多可以有60字节的TCP头部。
保留字段（Reserved） 占6比特
保留为今后使用，但目前应置为0。
状态控制码（Code，Control Flag）
标志位字段（U、A、P、R、S、F）：占6比特。各 比特的含义如下:
URG：紧急比特（urgent）,当URG＝1时，表明紧急指针字段有效,代表该封包为紧急封包。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)， 且上图中的 Urgent Pointer 字段也会被启用。
ACK：确认比特（Acknowledge）。只有当ACK＝1时确认号字段才有效,代表这个封包为确认封包。当ACK＝0时，确认号无效。
PSH：（Push function）若为1时，代表要求对方立即传送缓冲区内的其他对应封包，而无需等缓冲满了才送。
RST：复位比特(Reset) ,当RST＝1时，表明TCP连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接。
SYN：同步比特(Synchronous)，SYN置为1，就表示这是一个连接请求或连接接受报文,通常带有 SYN 标志的封包表示『主动』要连接到对方的意思。
FIN：终止比特(Final)，用来释放一个连接。当FIN＝1时，表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。
滑动窗口（Window） 占2字节
窗口字段用来控制对方发送的数据量，可以告知对方目前本身有的缓冲器容量(Receive Buffer) 还可以接收封包。当 Window=0 时，代表缓冲器已经额满，所以应该要暂停传输数据。单位为字节。TCP连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小，然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限,这个值是本机期望一次接收的字节数。
TCP校验和(Checksum) 占2字节
当数据要由发送端送出前，会进行一个检验的动作，并将该动作的检验值标注在这个字段上； 而接收者收到这个封包之后，会再次的对封包进行验证，并且比对原发送的 Checksum 值是否相符，如果相符就接受，若不符就会假设该封包已经损毁，进而要求对方重新发送此封包！在计算检验和时，要在TCP报文段的前面加上12字节的伪首部。
紧急指针(Urgent Pointer) 占2字节
这个字段是在 Code 字段内的 URG = 1 时才会产生作用。可以告知紧急数据所在的位置(紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号)。
选项（Options） （长度可变）
TCP首部可以有多达40字节的可选信息，用于把附加信息传递给终点，或用来对齐其它选项。
目前此字段仅应用于表示接收端可以接收的最大数据区段容量，若此字段不使用， 表示可以使用任意数据区段的大小。 这个字段较少使用。
TCP首部的主要选项：
最大报文段长度MSS(Maximum Segment Size)是TCP报文段中的数据字段的最大长度。MSS告诉对方TCP：“我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是MSS个字节。”
填充字段(Padding)
如同 IP 封包需要有固定的 32bits 表头一样， Options 由于字段为非固定， 所以也需要 Padding 字段来加以补齐才行。同样也是 32 bits 的整数。
这是为了使整个首部长度是4字节的整数倍。