Penggunaan membran berbasis polimer secara luas digunakan karena memiliki keunggulan seperti murah, mudah, dan efisiensi tinggi dalam berbagai bidang. Di antara berbagai polimer, PVDF (Polyvinylidene fluoride) memiliki berbagai keunggulan seperti sifat kekuatan mekanik yang baik, ketahanan kimia, dan stabilitas termal yang baik, namun PVDF juga memiliki kelemahan yaitu bersifat hidrofobik sehingga seringkali menghambat kinerja membran. Kinerja membran PVDF dipengaruhi oleh struktur polimer dan sifat fisisnya. Untuk meningkatkan kinerja membran dapat dilakukan dengan modifikasi penambahan filler sehingga interaksinya akan meningkat. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh filler lignin dan ligninsulfonat termodifikasi GPTMS (3-Glycidyloxypropyl Trimethoxysilane) terhadap struktur dan sifat termal membran PVDF. Preparasi membran PVDF/Lignin/GPTMS dan PVDF/Ligninsulfonat/GPTMS dilakukan menggunakan metode inversi fasa. Membran yang dihasilkan dikarakterisasi dengan XRD dan ATR-FTIR untuk mengetahui perubahan struktur membran PVDF. Pengujian TGA-DSC dilakukan untuk mengetahui sifat termal membran PVDF. Berdasarkan difraktogram XRD menunjukan bahwa penambahan filler dapat meningkatkan fasa β pada 2θ = 20,2°. Hal ini juga diperkuat data ATR-FTIR yang menunjukkan penambahan filler dapat meningkatkan fasa β, dengan intensitas tertinggi pada penambahan lignin/GPTMS 5% b/b. Data TGA-DSC penambahan filler menurunkan suhu inisiasi degradasi membran PVDF dan titik leleh. Berdasarkan data dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa penambahan lignin/ligninsulfonat termodifikasi GPTMS meningkatkan fasa β dari PVDF, namun menurunkan sifat termal membran PVDF.