روسازی‌های آسفالتی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین زیرساخت‌های حمل‌ونقل، همواره تحت تأثیر بارهای سنگین ترافیکی و شرایط محیطی متنوع قرار دارند. در این پژوهش، یک مدل بهینه‌سازی چندمعیاره مبتنی بر روش TOPSIS برای طرح اختلاط آسفالت با استفاده از الیاف پارافیبر دو جزئی ارائه شده است. دو طرح اختلاط شامل طرح شاهد (بدون افزودنی) و طرح حاوی 5/1 درصد الیاف پارافیبر تهیه و پارامترهای کلیدی شامل استحکام مارشال، روانی، فضای خالی، فضای خالی مصالح سنگی (VMA)، فضای خالی پر شده با قیر (VFA) و نسبت استحکام مارشال اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد که استفاده از 5/1 درصد الیاف پارافیبر، استحکام مارشال را از ۱۳۹۰ به ۱۴۲۰ کیلوگرم (افزایش ۲/۲ درصد)، نسبت استحکام مارشال را از ۷۸ به ۸۷ درصد (افزایش 5/11 درصد) و نسبت مقاومت کششی (TSR) را از ۶/۷۷ به ۴/۸۴ درصد (افزایش ۸/۸ درصد) بهبود می‌بخشد. برای رتبه‌بندی و انتخاب طرح برتر، از روش TOPSIS با چهار معیار اصلی (استحکام مارشال، TSR، عمر مفید و هزینه کل) استفاده شد. نتایج تحلیل TOPSIS نشان داد که طرح حاوی الیاف پارافیبر با امتیاز ۷۹/۰ در مقایسه با طرح شاهد با امتیاز ۲۱/۰، به‌عنوان طرح برتر انتخاب می‌شود. بر اساس مدل ارائه شده، درصد قیر بهینه برای طرح حاوی الیاف برابر ۵/۵ درصد تعیین شد که با معیارهای مندرج در نشریه ۲۳۴ (آیین‌نامه روسازی آسفالتی راه‌های ایران) مطابقت دارد. تحلیل اقتصادی نشان داد که با وجود افزایش ۵/۷ درصدی هزینه اولیه آسفالت، عمر مفید روسازی حداقل ۲۵ درصد افزایش یافته و هزینه‌های تعمیر و نگهداری سالانه تا ۴۰ درصد کاهش می‌یابد.