Pengendalian ketinggian cairan pada bak air secara manual masih banyak digunakan pada instalasi penjernihan air skala kecil sehingga rawan terjadi luapan air maupun kekurangan pasokan air pada media. Penelitian ini bertujuan merancang dan menguji sistem kendali otomatis ketinggian cairan pada bak air berbasis mikrokontroler dengan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi ketinggian air, katup solenoid sebagai aktuator pengatur aliran keluar, serta modul relay sebagai saklar elektronik. Metode penelitian yang digunakan adalah rekayasa rancang bangun (design and build) yang meliputi tahap perancangan perangkat keras, perancangan perangkat lunak, integrasi sistem, dan pengujian fungsional pada prototipe meja instalasi. Sistem terdiri atas selang inlet, sensor ultrasonik, mikrokontroler, modul relay, katup solenoid, LCD, tombol ON/OFF, terminal block, dan catu daya yang mengubah tegangan AC 220 V menjadi tegangan DC untuk menyuplai seluruh komponen. Berdasarkan hasil perancangan dan pengujian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa sistem kendali otomatis ketinggian cairan pada bak air berbasis mikrokontroler dengan sensor ultrasonik berhasil dirancang dan berfungsi dengan baik. Sistem mampu mendeteksi ketinggian air secara real-time dengan galat pembacaan rata-rata sebesar 2,1%, serta mengaktifkan katup solenoid secara otomatis melalui modul relay sesuai ambang batas ketinggian yang ditentukan dengan waktu tanggap aktuasi kurang dari satu detik. Informasi ketinggian air dan status sistem dapat dipantau secara langsung melalui layar LCD, sehingga sistem ini terbukti mampu mengurangi ketergantungan terhadap pengawasan manual, menjaga ketinggian air pada bak tetap berada pada rentang yang aman, serta meningkatkan efisiensi pemakaian air dibandingkan dengan pengoperasian manual.