Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variabel pH, konsentrasi FeSO4 dan konsentrasi FeCl3, dan konsentrasi hidrogen peroksida terhadap penurunan kadar COD dan kadar TSS dalam LCPKS dan menentukan kondisi optimum menggunakan RSM Box Benhken. Parameter yang mempengaruhi metode Fenton dan Fenton-like adalah pH, konsentrasi besi, dan konsentrasi hidrogen peroksida. Limbah cair pabrik kelapa sawit yang digunakan berasal dari kolam limbah anaerobik yaitu kolam ketiga yang diambil 2 meter sebelum outlet, dan terlebih dahulu dianalisis karakteristik awalnya yaitu COD secara titrimetri refluks tertutup, TSS secara gravimetri dan pH dengan pH meter. Kondisi optimum metode Fenton terjadi pada terjadi pH 3.00, konsentrasi FeSO4 sebesar 749.09 ppm dan konsentrasi H2O2 sebesar 5539.31 ppm dengan persen penurunan COD sebesar 70.33 persen dan persen penurunan TSS sebesar 89.58 persen. Sedangkan kondisi optimum metode Fenton-like terjadi pada pH 3.00, konsentrasi FeCl3 sebesar 1199.72 ppm dan konsentrasi H2O2 sebesar 5483.10 ppm dengan penurunan COD sebesar 62.30 persen dan penurunan TSS sebesar 80.54 persen. Kata Kunci: Response Surface Methodology, Advanced Oxidation Process, Fenton, Fenton-like, limbah cair pabrik kelapa sawit, Box Benhken.