Masjid Agung Madaniyah Karanganyar memiliki rata-rata suhu udara sebesar 29,42 derajat C dan kelembapan udara sebesar 68%. Menurut Peraturan Kementerian Kesehatan Republik Indonesia Nomor 2 tahun 2023, suhu udara tersebut berada diambang batas atas kenyamanan termal dan kelembapan udara berada diluar batas kenyamanan termal, karena suhu udara yang ideal adalah sebesar 18-30 derajat C dan kelembapan udara yang ideal sebesar 40%-60%. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kondisi kenyamanan termal di Masjid Agung berdasarkan nilai Predicted Mean Vote (PMV), Predicted Percentage of Dissatisfied (PPD), dan perspektif jamaah terhadap kondisi kenyamanan termal serta membuat usulan perbaikan dengan menggunakan simulasi Computational Fluid Dynamic (CFD). Pengukuran termal secara dilakukan di 9 titik ruang sholat pada pagi hari, siang hari, dan sore hari selama lima hari. Selain itu dilakukan juga pengisian kuesioner kepada 30 responden untuk mengetahui persepsi kenyamanan termal. Hasil penelitian baik secara kuantitatif, kualitatif, maupun hasil simulasi CFD mengindikasian bahwa kenyamanan termal tidak sesuai dengan standar ASHRAE 55, maka diperlukan solusi perbaikan dengan menambahkan 8 buah misting fan berdiameter 26inch dan 8 buah dehumidifier sehingga mampu menurunkan suhu udara dan kelembapan udara.