Permendiknas Nomor 16 Tahun 2007 mewajibkan guru menguasai 4 kompetensi guru, salah satunya kompetensi profesional. Peningkatan kompetensi profesional guru dapat diupayakan melalui supervisi kepala madrasah. Pelaksanaan supervisi kepala madrasah sesuai dengan Permendiknas Nomor 13 Tahun 2007 maupun KMA Nomor 58 tahun 2017. Penelitian ini mendeskripsikan pelaksanaan supervisi kepala madrasah dalam meningkatkan kompetensi profesional guru rumpun PAI di MTs NU Mranggen dan peningkatan kompetensi profesional guru rumpun PAI di MTs NU Mranggen. Penelitian kualitatif lapangan dengan pendekatan deskriptif ini memperoleh data dari informan melalui wawancara, observasi, dan studi dokumentasi. Data tersebut kemudian dianalisis dan diuji keabsahannya dengan metode triangulasi sumber dan teknik. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa supervisi kepala madrasah meliputi penyusunan program yang disusun bersama dengan guru, pelaksanaan supervisi dengan teknik kunjungan kelas, observasi maupun tes penguasaan standar isi, penilaian atau evaluasi dengan menggunakan instrumen dan evaluasi diri, dan rencana tindak lanjut berupa peningkatan kompetensi profesional guru melalui kegiatan bimbingan dan tindakan reflektif. Adapun peningkatan kompetensi profesional guru PAI berupa peningkatan lima subkompetensi profesional guru, namun membutuhkan perbaikan pada indikator pelaksanaan penelitian dan kegiatan ilmiah guru. Pelaksanaan supervisi kepala madrasah di MTs NU Mranggen Demak agar lebih memperhatikan proses supervisi akademik dengan pendekatan persuasif pada pelaksanaan supervisi guru.