Isu tata guna lahan merupakan isu utama di Kabupaten Sukoharjo yang disebabkan beberapa faktor seperti kawasan aglomerasi, urbanisasi, dan insdutrialisasi. Peningkatan konversi lahan ke lahan terbangun berdampak pada fenomena Urban Heat Island serta berpengaruh terhadap kenyamanan termal penduduk. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis perubahan tutupan lahan dan kaitannya dengan fenomena UHI dan tingkat kenyamanan termal di Kabupaten Sukoharjo. Penelitian ini menggunakan metode klasifikasi terbimbing Random Forest untuk menganalisis perubahan tutupan lahan. Analisis data menggunakan pendekatan kuantitatif deskriptif untuk menjelaskan area yang dihitung. Analisis korelasi pearson dan analisis regresi berganda juga dilakukan untuk memeriksa hubungan antara LST dan NDVI, serta LST dan NDBI. Perubahan tutupan lahan yang signifikan terjadi pada tutupan lahan vegetasi dan tutupan lahan terbangun. Tutupan lahan vegetasi menurun sebesar 6.166,37 ha (52,36%), sedangkan tutupan lahan terbangun meningkat sebesar 5.645,39 ha (44,34%). Peningkatan lahan terbangun dan berkurangnya tutupan vegetasi juga menyebabkan peningkatan fenomena UHI, di mana fenomena UHI sangat kuat mengalami peningkatan luas wilayah. Pada tahun 2014, NDVI dan NDBI pada LST memiliki nilai korelasi 0,783 yang menunjukkan tingkat hubungan yang kuat dan menunjukkan pengaruh NDVI dan NDBI pada LST sebesar 61,3%. Pada tahun 2024, NDVI dan NDBI terhadap LST memiliki nilai korelasi 0,648 yang menunjukkan tingkat hubungan yang kuat dan menunjukkan pengaruh NDVI dan NDBI terhadap LST sebesar 42%. Tingkat kenyamanan termal di Kabupaten Sukoharjo cenderung lebih buruk di tahun 2024, di mana daerah dengan tingkat kenyamanan termal yang sangat buruk mengalami peningkatan luas yang signifikan.