Peningkatan jumlah limbah plastik multilayer yang sulit didaur ulang menjadi permasalahan lingkungan yang massif dan perlu ditangani. Pemanfaatan limbah sebagai material alternatif merupakan strategi menekan dampak lingkungan sekaligus meningkatkan nilai guna limbah tersebut. Bidang konstruksi jalan dapat memanfaatkan limbah sebagai bahan substitusi agregat pada campuran perkerasan. Penelitian bertujuan menganalisis dampak pemanfaatan plastik multilayer sebagai substitusi parsial agregat karakteristik Marshall serta nilai Cantabro Loss campuran Asphalt Concrete-Wearing Course (AC-WC). Metode eksperimen laboratorium digunakan dengan variasi kadar plastik multilayer sejumlah 0%, 2%, 4%, 6%, dan 8% dari berat agregat. Proses pencampuran menggunakan metode kering (dry process) untuk mengevaluasi perubahan karakteristik campuran akibat penambahan material. Perancangan campuran mengacu kadar aspal optimum 5,75%. Evaluasi kinerja campuran melalui pengujian Marshall mengevaluasi beberapa parameter, yaitu stabilitas, flow, Void in Mix (VIM), Void in Mineral Aggregate (VMA), Void Filled with Asphalt (VFA), Marshall Quotient (MQ), hingga uji Cantabro Loss. Hasil penelitian menunjukkan substitusi agregat plastik multilayer meningkatkan nilai stabilitas dari 3359,13 kg menjadi 4432,13 kg. Nilai flow meningkat dari 2,77 mm menjadi 3,91 mm, memenuhi persyaratan Spesifikasi Umum Bina Marga 2018. Hasil penelitian menunjukkan peningkatan nilai VIM dari 4,18% menjadi 7,00%, sedangkan VMA menurun dari 15,24% menjadi 14,63%. Nilai VFA meningkat dari 65,60% menjadi 68,36% dan seluruh variasi memenuhi spesifikasi. Hasil Cantabro Loss menunjukkan nilai kehilangan terendah sebesar 1,86% pada variasi plastik 2%. Berdasarkan evaluasi seluruh parameter, kadar plastik multilayer optimum diperoleh variasi 2% karena memenuhi seluruh persyaratan Marshall dan menghasilkan durabilitas terbaik.