Sungai Dinoyo merupakan salah satu sungai penting di Kabupaten Lamongan yang mengalir di tengah keramaian kota dan melintasi kawasan pemukiman, pasar dan pertanian di sepanjang sungai. Sehingga berdampak terhadap penurunan mutu kualitas lingkungan baik dari segi fisik, kimia, dan mikrobiologi. Salah satu solusi untuk meningkatkan kualitas air dan menurunkan beban pencemar pada air yaitu penambahan EM4. Tujuan penelitian untuk mengetahui efektivitas penambahan EM4 sebagai agen dalam peningkatan air pada Sungai Dinoyo Lamongan termasuk Penelitian kuantitatif dengan jenis penelitian yaitu rancangan penelitian eksperimen. Pengambilan sampel dilakukan pada dua titik lokasi Sungai Dinoyo dan pengujian di laboratorium, Analisis data menggunakan pengujian statistic secara Uji Normalitas Shapiro-Wilk dan Anova one way. Penambahan (EM4) yang paling efektif dalam meningkatkan kualitas air pada sungai Dinoyo Lamongan untuk parameter TDS yakni penambahan EM4 50%, parameter TSS yaitu penambahan EM4 75% , dan parameter BOD yaitu penambahan EM4 75%. Uji parameter fisika TDS menunjukan sig= 0,000, TSS menunjukan sig= 0,01, Parameter Kimia BOD sig= 0,001 nilai tersebut < 0,05 maka hasil uji tersebut bebeda secara signifikan.