Kulit melinjo merah mempunyai kandungan pigmen karotenoid yang tinggi dan berpotensi sebagai pewarna alami pangan, namun karotenoid mempunyai ketahanan yang rendah terhadap cahaya, pemanasan, dan pH. Mikroenkapsulasi merupakan salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk melindungi dan meningkatkan kelarutan karotenoid. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melindungi, mempertahankan, dan meningkatkan kelarutan senyawa karotenoid dari ekstrak kulit melinjo merah dengan proses mikroenkapsulasi. Penelitian terdiri dari dua tahap yaitu penelitian pendahuluan dan penelitian utama. Pada penelitian pendahuluan, dilakukan ekstraksi kulit melinjo merah menggunakan etil asetat. Pada penelitian utama, dilakukan proses mikroenkapsulasi ekstrak menggunakan spray dryer yang diikuti dengan analisis kadar air, powder recovery, kandungan karotenoid dan fenolik total, efisiensi enkapsulasi, color measurement, kelarutan, dan ukuran partikel mikrokapsul. Ekstrak kulit melinjo merah yang didapat mempunyai kandungan karotenoid total sebesar 17693,87 µg/g dan kandungan fenolik total sebesar 23,21 mg GAE/g. Dari hasil penelitian, terdapat pengaruh dari variasi suhu inlet spray dryer dan rasio bahan penyalut terhadap parameter analisis mikrokapsul. Mikrokapsul terbaik didapatkan pada penggunaan suhu inlet spray dryer 150°C dan bahan penyalut arabic gum 100% dengan kadar air 5,08%, powder recovery 72,45%, kandungan karotenoid total 420,40 µg/g, efisiensi enkapsulasi 91,23%, °hue bubuk mikrokapsul 30,95°, kandungan fenolik total 1,12 mg GAE/g, kelarutan 89,35%, dan diameter ukuran partikel mikrokapsul 2,85 µm.