Sintesis membran komposit geopolimer-zeolit telah dilakukan dalam penelitian ini dengan melapisi jaring baja tahan karat (mesh) menggunakan geopolimer melalui proses geopolimerisasi dari limbah fly ash sebagai bahan awal yang disertai penambahan zeolit 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; dan 0,1 gram dalam prosesnya. Membran komposit geopolimer zeolit hasil sintesis dianalisis dengan menggunakan instrumen seperti XRD, FTIR, SEM, SAA, dan dilakukan uji kinerja. Karakteristik membran komposit geopolimer zeolit dikonfirmasi melalui data XRD dengan keberadaan puncak khas fasa quartz dan mullite yang lebih dominan dibanding fasa mordenit dan klinoptilolit dari zeolit serta data FTIR yang menunjukkan adanya gugus Si-O-Si pada membran geopolimer zeolit. Luas permukaan membran geopolimer zeolit meningkat seiring penambahan zeolit thingga nilai 10,230 m2 /g pada membran geopolimer zeolit 10:0,1. Uji kinerja menunjukkan membran geopolimer paling optimum diperoleh pada membran geopolimer-zeolit 10:0,04 dengan nilai fluks sebesar 78,121 kg/(m2 .h) dan koefisien rejeksi untuk filtrasi metilen biru sebesar 99,54%. Membran komposit geopolimer zeolit 10:0,04 pada penelitian ini menunjukkan kinerja membran yang paling baik dan berpotensi dalam filtrasi zat warna metilen biru.