Cucurbita moschata Duschene atau labu madu merupakan salah satu jenis labu yang banyak dibudidayakan di Indonesia dan merupakan sumber makanan yang bergizi. Kandungan gizi yang cukup lengkap dalam labu madu ini dapat dimanfaatkan dalam upaya diversifikasi bahan pangan alternatif agar ketahanan, keamanan, dan kedaulatan pangan tetap terjamin. Dehidrasi osmosis merupakan suatu langkah pengolahan yang dapat digunakan untuk mengurangi risiko kerusakan bahan pada labu madu. Penerapan metode rancangan percobaan Response Surface Methodology digunakan untuk meningkatkan dan mempertahankan kualitas water loss, solid gain, warna (?E dan Chroma), kadar ?-karoten dan aktivitas antioksidan. Variabel bebas yang digunakan pada penelitian ini adalah konsentrasi larutan garam, kecepatan dan waktu pengadukan. Pada rancangan Response Surface Methodology digunakan desain box-behnken. Kombinasi optimum yang diperoleh pada penelitian ini adalah konsentrasi larutan garam 15 %, kecepatan pengadukan 25 rpm, dan waktu pengadukan 155,7576 menit. Proses dehidrasi osmosis labu madu dengan kondisi optimum tersebut memberikan nilai prediksi untuk water loss (WL) maksimal 6,7972 %, solid gain (SG) bertambah 7,3538 %, nilai ?E minimal 14,6763, nilai chroma maksimal 70,1099, kadar ?-karoten turun minimal 8,1983 ?g/gram, dan aktivitas antioksidan turun minimal 3,6616. Nilai composite desirability sebesar 61,164 %.