Air tanah pada beberapa tempat banyak mengandung logam besi (Fe) dan mangan (Mn) yang ditandai dengan air yang berwarna kuning kecoklat-coklatan. Air yang mengandung logam Fe dan Mn akan berdampak buruk bagi kesehatan. Membran merupakan salah satu alat pemisah yang dapat digunakan untuk menghilangkan kadar Fe dan Mn dalam air tanah. Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk menurunkan kadar logam Fe dan Mn dalam air tanah dengan menggunakan membran dari polimer Polyether Sulfone (PES). Membran dibuat dari polimer PES dengan penambahan pelarut Dimethylformamide (DMF) dengan teknik inversi fasa secara presipitasi imersi. Pada penelitian ini larutan umpan yang digunakan yaitu Fe(NO3)3 dengan konsetrasi 1,5 mg/L dan Mn(NO2)3 dengan konsentrasi 2 mg/L. Tekanan operasi divariasikan 1 ; 2 ; 3 ; 4 dan 5 bar. Karakteristik PES membran yang dihasilkan diobservasi dengan Scanning Electron Microscope (SEM) untuk mengetahui struktur morfologi dan uji permeabilitas air murni. Hasil penelitian dari analisa SEM menunjukkan membran PES berbentuk asimetris dan permeabilitas (Lp) yang diperoleh yaitu 0,0405 L/m2.h.atm, dari nilai Lp membran termasuk jenis membran reverse osmosi (RO). Fluks optimum diperoleh pada tekanan 5 bar sebesar 5,365 ml/m2.menit fluks Fe dan 4,480 ml/m2.menit fluks Mn . Nilai rejeksi Fe dan Mn optimum diperoleh pada tekanan 5 bar yaitu 94,657% dan 94,139%. Konsentrasi permeat Fe dan Mn yang optimum diperoleh pada tekanan 5 bar yaitu 0,080 mg/L dan 0,117 mg/L dan telah sesuai menurut Keputusan Menteri Kesehatan RI No.907/MENKES/SK/VII/2012 dengan standar Fe yaitu 0,3 mg/L dan Mn dibawah 0,5 mg/L. Kata kunci : Membran, Inversi fasa, Polyethersulfone, Besi, Mangan