Indonesia memiliki potensi sumber daya perikanan yang besar, salah satunya ikan kembung banyak dikonsumsi karena memiliki nilai gizi tinggi dengan harga terjangkau. Namun, pada aktivitas penangkapan dengan durasi lama dapat menyebabkan penurunan kualitas ikan akibat aktivitas enzim dan mikroorganisme pembusuk. Tanaman kemuning memiliki potensial dalam mencegah proses pembusukan ikan, hal ini karena memiliki kandungan antibakteri. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh ekstrak daun kemuning sebagai bahan pengawet alami ikan kembung serta variasi larutan pengencer dengan air tawar dan air laut terhadap kualitas kimia berupa kadar air dan pH, serta nilai organoleptik. Penelitian ini terdiri dari 11 perlakuan, terdiri atas kontrol negatif (ikan kembung tanpa perendaman, ikan dengan direndam air tawar, air laut), kontrol positif (pengawet komersil), ekstrak daun kemuning konsentrasi 100% (tanpa pengencer), konsentrasi 30%, 50%, dan 70% (pengencer air tawar dan air laut). Data di analisis secara statistik menggunakan Kruskal Wallis. Hasil penelitian menunjukkan nilai kadar air seluruh perlakuan masih berada pada kisaran standar mutu ikan segar, yaitu 66,6%–70%, dengan kadar air terendah pada perlakuan K1AL yaitu 66,6%, sedangkan nilai pH masih memenuhi standar kesegaran ikan, berkisar 6,26–6,46 dengan kadar pH terendah pada perlakuan K1AT 6,26. Nilai organoleptik (kenampakan rupa, bau, tekstur) tertinggi diperoleh pada perlakuan K2AL dan K3AL dengan rata-rata sebesar 7,46. Perlakuan ekstrak daun kemuning dengan pengencer air laut lebih efektif sebagai pengawet alami dibandingkan pengencer air tawar.