Tingginya tingkat urbanisasi di suatu kota menimbulkan masalah yang kompleks. Salah satunya adalah meningkatnya aktivitas masyarakat yang berdampak pada meningkatnya alih fungsi lahan perkotaan. Keadaan ini berkorelasi dengan keberadaan kerapatan vegetasi di pusat kota yang lebih rendah dibandingkan di daerah sub urban. Hal ini menghasilkan perbedaan suhu yang signifikan antara daerah pinggiran kota dan pusat kota. Fenomena ini disebut sebagai urban heat island (UHI). Salah satu fenomena UHI dapat dilihat pada aglomerasi perkotaan Surakarta. Peningkatan perubahan tutupan lahan terbangun, serta peningkatan konsentrasi aktivitas masyarakat di Kota Surakarta dapat memicu peningkatan suhu permukaan kota. Berdasarkan permasalahan tersebut, penelitian ini berusaha menjelaskan hubungan antara perubahan tutupan lahan dengan fenomena UHI pada aglomerasi perkotaan Surakarta. Penelitian ini menggunakan pendekatan deduktif dan merupakan jenis penelitian kuantitatif. Data ini didasarkan pada citra satelit landsat yang diambil dari United States Geological Survey. Analisis tabulasi silang dan analisis regresi linier berganda digunakan dalam penelitian ini. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada tahun 2000-2021, tutupan lahan terbangun mengalami peningkatan yang disertai dengan peningkatan kepadatan bangunan. Di sisi lain, kerapatan vegetasi mengalami penurunan seiring berjalannya waktu. Perubahan tutupan lahan, kerapatan vegetasi dan bangunan juga diikuti oleh peningkatan suhu sebesar 4,24°C. Ketidakseimbangan antara peningkatan tutupan lahan terbangun dan ketersediaan lahan bervegetasi dapat mengganggu efek pendinginan alami yang diberikan oleh vegetasi. Selanjutnya diketahui ada hubungan antara perubahan tutupan lahan dengan fenomena UHI, serta perubahan kerapatan vegetasi dan bangunan memiliki hubungan sedang terhadap perubahan suhu permukaan dengan pengaruh sebesar 30,2%. Selain itu, diketahui bahwa perubahan kerapatan vegetasi dan kerapatan bangunan berpengaruh signifikan terhadap perubahan suhu permukaan.