Penelitian preparasi dan karakterisasi membran komposit elektrolit polistirena tersulfonasi (PST) / kitosan vanilin (KV) telah dil akukan. Polistirena dimodifikasi melalui reaksi sulfonasi menghasilkan PST, sedangkan modifikasi kitosan melalui pembentukan basa schift menghasilkan KV. Membran komposit dikarakterisasi dengan Fourier Transform Infra Red (FTIR), Kapasitas Tukar Kation (KTK), Derajat Pengembangan (DP), Thermogravimetric Analysis (TGA) dan morfologinya. Keberadaan puncak serapan imina menunjukkan bahwa kitosan vanilin berhasil disintesis, demikian juga sulfonasi pada polistrirena muncul puncak serapan sulfonat. Hasil analisa KTK menunjukkan penambahan gugus sulfonat pada polistirena dan penambahan gugus fenolik pada kitosan meningkatkan nilai KTK. Semakin besar konsentrasi PST pada komposisi membran meningkatkan nilai KTK, demikian juga dengan peningkatan konsentrasi dari KV. Sebaliknya, peningkatan konsentrasi PST pada komposisi membran menurunkan nilai DP, sedangkan peningkatan konsentrasi KV meningkatkan nilai DP. Analisis termal menunjukkan degradasi termal membran terjadi pada tiga tahap yaitu 180 °C, 280 °C, dan 450 °C.