Pepaya merupakan salah satu buah tropis yang banyak digemari karena rasanya yang manis dan kandungan gizi yang melimpah. Salah satu upaya untuk meningkatkan umur simpan serta nilai ekonomi buah pepaya yaitu melalui pengolahan lanjutan menjadi velva. Penggunaan pemanis sukrosa yang terlalu tinggi perlu dihindari karena tingginya kandungan kalori yang berdampak buruk pada kesehatan.  Substitusi stevia dapat digunakan untuk mengurangi penggunaan sukrosa. Tetapi, penggunaan stevia yang berlebihan dapat menimbulkan aftertaste yang kurang disukai sehingga perlu ditambahan bubuk coklat. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penggunaan pemanis sukrosa dan stevia dengan atau tanpa bubuk coklat terhadap karakteristik fisik, kimia, dan sensori velva pepaya serta mengetahui formula terbaik velva pepaya. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan satu faktor yaitu variasi proporsi sukrosa dan stevia dengan atau tanpa bubuk coklat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi sukrosa dan semakin rendah stevia maka semakin tinggi daya leleh, total padatan terlarut, total kalori, dan skor tingkat kesukaan pada parameter flavor dan aftertaste serta semakin rendah overrun dan kadar air. Penambahan bubuk coklat berpengaruh dalam meningkatkan total kalori, serta skor tingkat kesukaan pada parameter flavor dan aftertaste tetapi menurunkan overrun, serta skor tingkat kesukaan pada parameter warna dan overall. Formula terbaik velva pepaya adalah velva pepaya dengan perbandingan sukrosa:stevia sebesar 2:1 tanpa bubuk coklat. Velva dengan formula terbaik memiliki total padatan terlarut 12,63%; overrun 12,34%; daya leleh 12,57 menit; kadar air 76,75%; total kalori 91,68 kkal/g.