Melon dan cabai adalah komoditas hortikultura yang mempunyai nilai ekonomi tinggi dan sangat diminati oleh masyarakt Indonesia. Kabupaten Klaten khususnya di Kecamatan Wedi termasuk pemasok melon di Pasar Jawa Tengah karena mempunyai luasan panen yang besar dengan rata-rata produksi 72,86 KwHa-1 dengan luasan panen 7 Ha akan tetapi hal ini tidak diimbangi dengan produksi cabai yang tinggi (hanya 3,2 KwHa-1 dengan luasan panen 5 Ha). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui respon pertumbuhan produk hortikultura yang bernilai ekonomis tinggi yaitu melon dan cabai yang dibudidayakan secara tumpang sari . Penelitian ini dilaksanakan di Kabupaten Klaten. Rancangan yang digunakan adalah Rancangan Acak Kelompok Lengkap (RAKL) faktorial. Faktor pertama yaitu varietas cabai terdiri dari B1(cabai rawit merah ) dan B2 (cabai merah keriting) dan faktor kedua yaitu varietas melon yang terdiri M1 (melon putih) M2 (melon merah). Tiap perlakuan diulang 3 kali ditambah 4 perlakuan monokultur masing-masing untuk melon dan cabai sebagai kontrol, Data yang didapatkan kemudian dilakukan analisis secara deskriptif. Berdasarkan data pertumbuhan 2 varietas melon dan 2 varietas cabai pada sistem tumpangsari maupun monokultur dapat disimpulkan bahwa melon merah mempunyai kecenderungan respon pertumbuhan yang baik pada sistem tumpangsari dilihat dari indikator tinggi tanaman (97,53 cm), luas daun (1772,67 cm2) serta bobot biomass (68,86 g), untuk tanaman cabai yang memberikan kecenderungan hasil pertumbuhan yang terbaik adalah cabai keriting dengan indikator luas daun (523,97 cm2) serta bobot biomass (10,87 g). Untuk potensi hasil melon terbaik pada sistem tumpangsari cenderung didapatkan pada pola tumpangsari melon merah dan cabai rawit dengan potensi hasil 31,33 kg/petak tanam, sedangkan potensi hasil cabai terbaik didapatkan pada sistem tumpangsari melon putih dan cabai rawit dengan potensi hasil 4,60/petak tanam. Evaluasi tumpangsari dilakukan dengan mengukur nilai LER, AI, CR, dan ESP dengan kesimpulan bahwa sistem tumpangsari melon putih dan cabai rawit merah mempunyai potensi hasil paling baik dibandingkan dengan 3 perlakuan tumpangsari lainnya, yang diindikasikan dari nilai LER sebesar 1,21, Nilai AI cabai rawit sebesar 0,26 (positif) dan nilai ESP sistem pertanaman melon merah dan cabai rawit sebesar 0,62.