Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji bagaimana kualitas air dan sanitasi mempengaruhi Kejadian Luar Biasa (KLB) Diare di Provinsi Jawa Barat, Indonesia, menggunakan data Pendataan Potensi Desa (PODES) tahun 2021. Diare merupakan permasalahan serius dalam kesehatan masyarakat Indonesia, terutama pada kelompok anak balita, dan salah satu faktor penyebab utamanya adalah rendahnya kualitas air dan sanitasi. Dalam konteks penelitian ini, kami menerapkan metode algoritma K-Nearest Neighbors (K-NN) untuk mengklasifikasikan wilayah-wilayah yang mengalami KLB Diare. Hasil eksplorasi data menunjukkan variasi yang signifikan dalam jumlah kasus diare di sejumlah kabupaten dan kota yang tersebar di wilayah Jawa Barat. Untuk menangani masalah ketidakseimbangan data, kami menerapkan teknik Pengurangan Acak (Random Under Sampling), Penambahan Acak (Random Over Sampling), dan Synthetic Minority Oversampling Technique (SMOTE).Hasil analisis menunjukkan bahwa model K-NN dengan penggunaan metode SMOTE menghasilkan tingkat akurasi tertinggi, yaitu sebesar 71.28%. Meskipun demikian, nilai F1 score untuk semua model cenderung rendah, yang mengindikasikan adanya tantangan dalam mengklasifikasikan wilayah-wilayah dengan KLB Diare. Penelitian ini memberikan wawasan yang penting mengenai korelasi antara kualitas air, sanitasi, dan KLB Diare di Jawa Barat, serta mengidentifikasi wilayah-wilayah yang memerlukan perhatian lebih dalam upaya pencegahan dan pengendalian penyakit diare. Hasil ini dapat digunakan sebagai dasar untuk merancang program-program kesehatan yang lebih efektif di daerah-daerah dengan tingkat insiden diare yang tinggi. Kata kunci: Algoritma K-Nearest Neighbors (K-NN), SMOTE, Ketidakseimbangan data dan teknik pengambilan sampel ulang, Kualitas air dan sanitasi, Program pencegahan dan pengendalian diare.