Latar belakang. Obesitas pada balita menjadi perhatian World Health Organization (WHO) dengan menetapkan masalah obesitas sebagai salah satu indikator untuk mengatasi masalah melalui Sustainable Development Goals (SDGs). Pada tahun 2015, prevalensi obesitas balita secara global mencapai 6,2% atau 42 juta balita. Faktor penyebab obesitas di antaranya adalah durasi tidur, asupan makanan, dan aktivitas fisik. Tujuan. Untuk menganalisis hubungan durasi tidur, asupan makanan, dan aktivitas fisik dengan kejadian obesitas pada balita usia 3-5 tahun beserta tingkat risiko di wilayah Kota Yogyakarta. Metode. Jenis penelitian ini adalah kasus-kontrol dengan jumlah total subjek adalah 144 balita di wilayah Kota Yogyakarta. Jumlah subjek pada masing-masing kelompok adalah 72 balita. Data durasi tidur diperoleh melalui kuesioner Children’s Sleep Habit Questionnaire (CSHQ) tervalidasi, data asupan makanan dikumpulkan dengan kuesioner recall makan 2x24 jam, dan data aktivitas fisik diperoleh dari kuesioner recall aktivitas fisik 24 jam. Data dianalisis menggunakan uji Chi- square dan regresi logistik. Hasil. Terdapat hubungan yang signifikan antara durasi tidur, asupan makanan, dan aktivitas fisik dengan kejadian obesitas pada balita usia 3-5 tahun (p<0,005). Balita dengan durasi tidur kurang (lama tidur <10 jam) berisiko menjadi obesitas 2,5 (OR=2,49; IK95%: 1,04-5,93) kali lebih besar dibandingkan dengan balita dengan durasi tidur yang cukup (lama tidur ≥10jam). Balita dengan asupan makanan lebih (asupan energi >110 % AKG) berisiko menjadi obesitas 4,4 (OR=4,42; IK95%: 2,02-9,69) kali lebih besar dibandingkan dengan balita dengan asupan makanan cukup (asupan energi 80-110% AKG). Balita dengan aktivitas fisik sangat ringan (PAL<1,5) berisiko menjadi obesitas 6,1 (OR=6,15; IK95%: 2,73-13,85) dibandingkan dengan balita dengan aktivitas fisik ringan atau sedang. Kesimpulan. Durasi tidur, asupan makanan, dan aktivitas fisik, secara signifikan berhubungan dengan kejadian obesitas pada balita usia 3-5 tahun.