Industri telekomunikasi menuntut pekerja untuk memenuhi target penjualan tinggi, menangani keluhan pelanggan yang kompleks, serta beradaptasi dengan perkembangan teknologi secara berkelanjutan. Tuntutan tersebut dapat meningkatkan beban kerja mental yang pada akhirnya berpotensi menyebabkan kelelahan kerja. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat beban kerja mental, kualitas tidur, dan kelelahan kerja, serta menganalisis pengaruh beban kerja mental terhadap kelelahan kerja melalui kualitas tidur sebagai variabel mediasi pada pekerja PT Telkomsel Divisi Household Consumer Business Region Jawa Tengah dan DIY. Penelitian menggunakan pendekatan kuantitatif dengan instrumen NASA Task Load Index (NASA-TLX) untuk mengukur beban kerja mental, Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI) untuk mengukur kualitas tidur, dan Kuesioner Alat Ukur Perasaan Kelelahan Kerja (KAUPK2) untuk mengukur kelelahan kerja. Hubungan antarvariabel dianalisis menggunakan metode Partial Least Squares Structural Equation Modeling (PLS-SEM) dengan bantuan perangkat lunak SmartPLS. Pengumpulan data dilakukan menggunakan metode sensus terhadap seluruh populasi penelitian yang berjumlah 81 pekerja. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sebanyak 67 dari 81 pekerja memiliki beban kerja mental pada kategori sangat tinggi, 50 pekerja mengalami kualitas tidur yang buruk, dan 41 pekerja berada pada kategori kurang lelah. Hasil analisis struktural PLS-SEM menunjukkan bahwa beban kerja mental tidak berpengaruh langsung secara signifikan terhadap kelelahan kerja (p-value = 0,468). Namun, beban kerja mental berpengaruh signifikan terhadap kualitas tidur (p-value = 0,034), dan kualitas tidur juga berpengaruh signifikan terhadap kelelahan kerja (p-value = 0,000). Temuan tersebut menunjukkan bahwa kualitas tidur berperan sebagai mediator penuh dalam hubungan antara beban kerja mental dan kelelahan kerja. Oleh karena itu, perusahaan perlu memberikan perhatian terhadap pengelolaan kualitas tidur sebagai salah satu upaya untuk mengendalikan kelelahan kerja pada pekerja.