Ion logam Cd(II) merupakan salah satu logam berat yang sangat berbahaya bagi kesehatan manusia jika konsentrasinya melebihi 0,003 mg/L. Ion logam Cd(II) di dalam air dapat ditangani dengan metode adsorpsi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kapasitas adsorpsi, kinetika adsorpsi, dan isoterm adsorpsi ion logam Cd(II) menggunakan nanoselulosa pelepah pohon salak termodifikasi sistein sebagai adsorben. Tahapan penelitian ini meliputi ekstraksi selulosa dari pelepah pohon salak, pembuatan nanoselulosa dengan hidrolisis asam dan ultrasonikasi, modifikasi dengan sistein, lalu dilanjut uji adsorpsi pada ion logam Cd(II) dengan metode batch. Hasil karakterisasi FTIR menunjukkan gugus yang berperan penting dalam adsorpsi yaitu gugus O-H dan C=O. Ukuran nanoselulosa dari pengujian PSA yaitu ±250,5 nm. Luas permukaan nanoselulosa mengalami peningkatan setelah dimodifikasi dengan sistein dari 0 menjadi 0,283 m2/g. Isoterm adsorpsi-desorpsi N2 mengikuti grafik isoterm adsorpsi-desorpsi N2 tipe IV(a) dengan bentuk hyteresis loop tipe H4. Nanoselulosa termodifikasi sistein mengadsorpsi ion logam Cd(II) secara optimum pada pH 6, massa adsorben 0,15 g, waktu kontak 45 menit, dan konsentrasi 40 ppm. Kapasitas adsorpsi nanoselulosa pelepah pohon salak termodifikasi sistein yaitu sebesar 3,768 mg/g. Kinetika kimianya mengikuti persamaan pseudo orde dua dan isoterm adsorpsi mengikuti isoterm adsorpsi Langmuir.