Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan limbah padat yang dihasilkan dalam jumlah besar dari kegiatan industri minyak kelapa sawit. TKKS menjadi salah satu fokus pemanfaatan limbah karena ketersediaannya melimpah serta kandungan hemiselulosa 22,8 %, selulosa 45,9%, dan lignin 16,5 % yang dapat dimanfaatkan menjadi bio-oil. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi waktu pirolisis terhadap karakteristik bio-oil dengan proses pirolisis. Penelitian ini diawali dengan pengecilan ukuran TKKS sampai 10 mesh dan pengeringan pada suhu 110°C selama 3 jam. Proses pirolisis dilakukan pada variasi waktu 30, 60, 90, 120 dan 150 menit dan suhu 550°C. Produk yang dihasilkan dianalisa karakteristik dan GC-MS. Hasil analisa bio-oil yield tertinggi diperoleh pada waktu pirolisis 150 menit sebesar 36,25 %, densitas 1,137 g/ml, viskositas 1,993 cSt, pH 3,2 dan kadar air 92,284 %. Uji Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) menunjukkan bio-oil didominasi dari degradasi lignoselulosa seperti fenol, asam organik dan furan.