Penelitian ini bertujuan untuk melakukan optimasi parameter proses dan prediksi kualitas dengan menggunakan metode regresi kuadrsatik serta melakukan proses monitoring pemotongan laser cutting material akrilik menggunakan mesin CNC Laser CO2. Metode GRA digunakan untuk mengidentifikasi kombinasi optimasi parameter-proses, sementara regresi non-linear orde dua kuadratik digunakan untuk memprediksi hasil kualitas pemotongan. GRA menunjukkan bahwa daya laser, feedrate, nozzle distance, dan ketebalan material berpengaruh signifikan terhadap kualitas pemotongan, dengan hasil optimal pada daya Laser 80%, feedrate 10 mm/menit, nozzle distance 6 mm, dan ketebalan material 4 mm. Selanjutnya, penelitian ini juga melakukan monitoring dengan dua sensor suhu dan cahaya pada proses pemotongan pada mesin laser cutting. Hasil analisis regresi menunjukkan bahwa suhu dan interaksi suhu kuadrat mempengaruhi kekasaran permukaan. Namun, untuk akurasi dimensi, tidak ada variabel yang signifikan. Hasil ini memberikan pengetahuan menyeluruh tentang faktor-faktor yang memengaruhi kualitas pemotongan, yang dapat digunakan untuk pengaturan proses yang optimal pada mesin CNC laser cutting.