Kabupaten Sukoharjo merupakan wilayah peri urban Kota Surakarta yang menghadapi tekanan urbanisasi dan industrialisasi tinggi sehingga mendorong konversi lahan pertanian dan vegetasi menjadi lahan terbangun secara masif. Hal ini berimplikasi pada peningkatan suhu permukaan lahan (LST). Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh perubahan tutupan  lahan terhadap suhu permukaan lahan di Kabupaten Sukoharjo dalam rentang tahun 2003 hingga 2024. Penelitian ini menggunakan jenis penelitian kuantitatif dengan memanfaatkan teknologi penginderaan jauh berbasis Citra Landsat 7 ETM+ (2003) dan Landsat 8 OLI/TIRS (2024). Hasil penelitian menunjukkan bahwa lahan terbangun di Kabupaten Sukoharjo meningkat signifikan dari 23,36%  menjadi 36,23%, sementara tutupan hijau menurun dari 75,57% menjadi 62,59%. Peningkatan lahan terbangun ini diikuti oleh kenaikan suhu permukaan rata-rata dari 23°C menjadi 27°C. Secara spasial, klaster suhu tinggi yang semula terkonsentrasi di wilayah utara seperti Kecamatan Grogol dan Kartasura, meluas ke wilayah timur seiring masuknya kawasan industri baru. Hasil analisis OLS menunjukkan bahwa NDBI berpengaruh positif dan signifikan terhadap LST, di mana setiap peningkatan indeks kerapatan bangunan sebesar 0,1 meningkatkan LST sebesar 0,56–2,18°C. Sementara itu, NDWI berpengaruh negatif pada 2003, namun pengaruhnya melemah bahkan berbalik arah pada 2024 akibat dominasi lahan terbangun di sekitar badan air. Analisis MGWR mengonfirmasi bahwa pengaruh NDBI semakin bersifat lokal dan terkonsentrasi pada kawasan dengan pembangunan intensif, sedangkan pengaruh NDWI berkembang menjadi lebih luas secara spasial. Penelitian ini menyimpulkan bahwa kerapatan bangunan atau keberadaan lahan terbangun merupakan faktor dominan dalam peningkatan suhu permukaan lahan di Kabupaten Sukoharjo dibanding indeks kebasahan atau keberadaan badan air.