diff --git a/cmd/client/main.go b/cmd/client/main.go
index 0f9003d..daa5ce5 100644
--- a/cmd/client/main.go
+++ b/cmd/client/main.go
@@ -5,7 +5,6 @@ import (
 	"crypto/tls"
 	"crypto/x509"
 	"flag"
-	"log"
 	"net"
 	"os"
 	"strings"
@@ -14,21 +13,15 @@ import (
 	"github.com/dalbodeule/hop-gate/internal/dtls"
 	"github.com/dalbodeule/hop-gate/internal/logging"
 	"github.com/dalbodeule/hop-gate/internal/proxy"
-
-	"github.com/joho/godotenv"
 )
 
-func init() {
-	// .env 파일 로드
-	if err := godotenv.Overload(); err != nil {
-		log.Fatalf(".env 파일을 로드할 수 없습니다: %v", err)
-	}
-}
-
-func getEnvOrPanic(key string) string {
+func getEnvOrPanic(logger logging.Logger, key string) string {
 	value, exists := os.LookupEnv(key)
-	if !exists || value == "" {
-		log.Fatalf("필수 환경 변수 %s가 설정되지 않았습니다.", key)
+	if !exists || strings.TrimSpace(value) == "" {
+		logger.Error("missing required environment variable", logging.Fields{
+			"env": key,
+		})
+		os.Exit(1)
 	}
 	return value
 }
@@ -54,29 +47,40 @@ func firstNonEmpty(values ...string) string {
 func main() {
 	logger := logging.NewStdJSONLogger("client")
 
-	// .env 파일 로드
-	if err := godotenv.Load(); err != nil {
-		log.Println("Failed to load .env file. Using default environment variables.")
+	// 1. 환경변수(.env 포함)에서 클라이언트 설정 로드
+	// internal/config 패키지가 .env 를 먼저 읽고, 이미 설정된 OS 환경변수를 우선시합니다.
+	envCfg, err := config.LoadClientConfigFromEnv()
+	if err != nil {
+		logger.Error("failed to load client config from env", logging.Fields{
+			"error": err.Error(),
+		})
+		os.Exit(1)
 	}
 
-	// 필수 환경 변수 유효성 검사
-	serverAddr := getEnvOrPanic("HOP_CLIENT_SERVER_ADDR")
-	clientDomain := getEnvOrPanic("HOP_CLIENT_DOMAIN")
-	apiKey := getEnvOrPanic("HOP_CLIENT_API_KEY")
-	localTarget := getEnvOrPanic("HOP_CLIENT_LOCAL_TARGET")
-	debug := getEnvOrPanic("HOP_CLIENT_DEBUG")
+	// 2. 필수 환경 변수 유효성 검사 (.env 포함; OS 환경변수가 우선)
+	serverAddrEnv := getEnvOrPanic(logger, "HOP_CLIENT_SERVER_ADDR")
+	clientDomainEnv := getEnvOrPanic(logger, "HOP_CLIENT_DOMAIN")
+	apiKeyEnv := getEnvOrPanic(logger, "HOP_CLIENT_API_KEY")
+	localTargetEnv := getEnvOrPanic(logger, "HOP_CLIENT_LOCAL_TARGET")
+	debugEnv := getEnvOrPanic(logger, "HOP_CLIENT_DEBUG")
 
-	// 디버깅 플래그 확인
-	if debug != "true" && debug != "false" {
-		log.Fatalf("Invalid value for HOP_CLIENT_DEBUG. It must be set to 'true' or 'false'.")
+	// 디버깅 플래그 형식 확인
+	if debugEnv != "true" && debugEnv != "false" {
+		logger.Error("invalid value for HOP_CLIENT_DEBUG; must be 'true' or 'false'", logging.Fields{
+			"env":   "HOP_CLIENT_DEBUG",
+			"value": debugEnv,
+		})
+		os.Exit(1)
 	}
 
-	// 유효성 검사 결과 출력
-	log.Printf("SERVER_ADDR: %s", serverAddr)
-	log.Printf("CLIENT_DOMAIN: %s", clientDomain)
-	log.Printf("API_KEY: %s", maskAPIKey(apiKey))
-	log.Printf("LOCAL_TARGET: %s", localTarget)
-	log.Printf("DEBUG: %s", debug)
+	// 유효성 검사 결과를 구조화 로그로 출력
+	logger.Info("validated client env vars", logging.Fields{
+		"HOP_CLIENT_SERVER_ADDR":  serverAddrEnv,
+		"HOP_CLIENT_DOMAIN":       clientDomainEnv,
+		"HOP_CLIENT_API_KEY_MASK": maskAPIKey(apiKeyEnv),
+		"HOP_CLIENT_LOCAL_TARGET": localTargetEnv,
+		"HOP_CLIENT_DEBUG":        debugEnv,
+	})
 
 	// CLI 인자 정의 (env 보다 우선 적용됨)
 	serverAddrFlag := flag.String("server-addr", "", "DTLS server address (host:port)")
@@ -86,15 +90,6 @@ func main() {
 
 	flag.Parse()
 
-	// 1. 환경변수(.env 포함)에서 클라이언트 설정 로드
-	envCfg, err := config.LoadClientConfigFromEnv()
-	if err != nil {
-		logger.Error("failed to load client config from env", logging.Fields{
-			"error": err.Error(),
-		})
-		os.Exit(1)
-	}
-
 	// 2. CLI 인자 우선, env 후순위로 최종 설정 구성
 	finalCfg := &config.ClientConfig{
 		ServerAddr:   firstNonEmpty(strings.TrimSpace(*serverAddrFlag), strings.TrimSpace(envCfg.ServerAddr)),
diff --git a/cmd/server/main.go b/cmd/server/main.go
index 0357fec..e43af50 100644
--- a/cmd/server/main.go
+++ b/cmd/server/main.go
@@ -8,7 +8,6 @@ import (
 	"fmt"
 	"io"
 	stdfs "io/fs"
-	"log"
 	"net"
 	"net/http"
 	"os"
@@ -29,8 +28,6 @@ import (
 	"github.com/dalbodeule/hop-gate/internal/observability"
 	"github.com/dalbodeule/hop-gate/internal/protocol"
 	"github.com/dalbodeule/hop-gate/internal/store"
-
-	"github.com/joho/godotenv"
 )
 
 type dtlsSessionWrapper struct {
@@ -38,17 +35,13 @@ type dtlsSessionWrapper struct {
 	mu   sync.Mutex
 }
 
-func init() {
-	// .env 파일 로드
-	if err := godotenv.Overload(); err != nil {
-		log.Fatalf(".env 파일을 로드할 수 없습니다: %v", err)
-	}
-}
-
-func getEnvOrPanic(key string) string {
+func getEnvOrPanic(logger logging.Logger, key string) string {
 	value, exists := os.LookupEnv(key)
-	if !exists || value == "" {
-		log.Fatalf("필수 환경 변수 %s가 설정되지 않았습니다.", key)
+	if !exists || strings.TrimSpace(value) == "" {
+		logger.Error("missing required environment variable", logging.Fields{
+			"env": key,
+		})
+		os.Exit(1)
 	}
 	return value
 }
@@ -648,34 +641,8 @@ func newHTTPHandler(logger logging.Logger, proxyTimeout time.Duration) http.Hand
 func main() {
 	logger := logging.NewStdJSONLogger("server")
 
-	// .env 파일 로드
-	if err := godotenv.Load(); err != nil {
-		log.Println(".env 파일을 로드할 수 없습니다. 기본 환경 변수를 사용합니다.")
-	}
-
-	// 필수 환경 변수 유효성 검사
-	httpListen := getEnvOrPanic("HOP_SERVER_HTTP_LISTEN")
-	httpsListen := getEnvOrPanic("HOP_SERVER_HTTPS_LISTEN")
-	dtlsListen := getEnvOrPanic("HOP_SERVER_DTLS_LISTEN")
-	domain := getEnvOrPanic("HOP_SERVER_DOMAIN")
-	debug := getEnvOrPanic("HOP_SERVER_DEBUG")
-
-	// 디버깅 플래그 확인
-	if debug != "true" && debug != "false" {
-		log.Fatalf("HOP_SERVER_DEBUG 값이 잘못되었습니다. true 또는 false로 설정해야 합니다.")
-	}
-
-	// 유효성 검사 결과 출력
-	log.Printf("HTTP_LISTEN: %s", httpListen)
-	log.Printf("HTTPS_LISTEN: %s", httpsListen)
-	log.Printf("DTLS_LISTEN: %s", dtlsListen)
-	log.Printf("DOMAIN: %s", domain)
-	log.Printf("DEBUG: %s", debug)
-
-	// Prometheus 메트릭 등록
-	observability.MustRegister()
-
 	// 1. 서버 설정 로드 (.env + 환경변수)
+	// internal/config 패키지가 .env 를 먼저 읽고, 이미 설정된 OS 환경변수를 우선시합니다.
 	cfg, err := config.LoadServerConfigFromEnv()
 	if err != nil {
 		logger.Error("failed to load server config from env", logging.Fields{
@@ -684,6 +651,34 @@ func main() {
 		os.Exit(1)
 	}
 
+	// 2. 필수 환경 변수 유효성 검사 (.env 포함; OS 환경변수가 우선)
+	httpListenEnv := getEnvOrPanic(logger, "HOP_SERVER_HTTP_LISTEN")
+	httpsListenEnv := getEnvOrPanic(logger, "HOP_SERVER_HTTPS_LISTEN")
+	dtlsListenEnv := getEnvOrPanic(logger, "HOP_SERVER_DTLS_LISTEN")
+	domainEnv := getEnvOrPanic(logger, "HOP_SERVER_DOMAIN")
+	debugEnv := getEnvOrPanic(logger, "HOP_SERVER_DEBUG")
+
+	// 디버깅 플래그 형식 확인
+	if debugEnv != "true" && debugEnv != "false" {
+		logger.Error("invalid value for HOP_SERVER_DEBUG; must be 'true' or 'false'", logging.Fields{
+			"env":   "HOP_SERVER_DEBUG",
+			"value": debugEnv,
+		})
+		os.Exit(1)
+	}
+
+	// 유효성 검사 결과를 구조화 로그로 출력
+	logger.Info("validated server env vars", logging.Fields{
+		"HOP_SERVER_HTTP_LISTEN":  httpListenEnv,
+		"HOP_SERVER_HTTPS_LISTEN": httpsListenEnv,
+		"HOP_SERVER_DTLS_LISTEN":  dtlsListenEnv,
+		"HOP_SERVER_DOMAIN":       domainEnv,
+		"HOP_SERVER_DEBUG":        debugEnv,
+	})
+
+	// Prometheus 메트릭 등록
+	observability.MustRegister()
+
 	logger.Info("hop-gate server starting", logging.Fields{
 		"stack":        "prometheus-loki-grafana",
 		"http_listen":  cfg.HTTPListen,
diff --git a/internal/config/config.go b/internal/config/config.go
index bba8ec9..7cc776e 100644
--- a/internal/config/config.go
+++ b/internal/config/config.go
@@ -107,7 +107,11 @@ func loadDotEnvOnce() {
 			val = strings.Trim(val, `"'`)
 
 			if key != "" {
-				_ = os.Setenv(key, val)
+				// 이미 OS 환경변수에 설정된 값이 있는 경우 이를 우선시하고,
+				// 비어 있는 키에 대해서만 .env 값을 주입합니다.
+				if _, exists := os.LookupEnv(key); !exists {
+					_ = os.Setenv(key, val)
+				}
 			}
 		}
 		if err := scanner.Err(); err != nil {
@@ -209,7 +213,8 @@ func loadLoggingFromEnv() LoggingConfig {
 	}
 }
 
-// LoadServerConfigFromEnv 는 .env 를 우선 읽고, 이후 환경 변수를 기반으로 서버 설정을 구성합니다.
+// LoadServerConfigFromEnv 는 .env 를 한 번 읽어 현재 환경변수를 보완한 뒤
+// "환경변수 > .env" 우선순위로 서버 설정을 구성합니다.
 func LoadServerConfigFromEnv() (*ServerConfig, error) {
 	loadDotEnvOnce()
 	if dotenvErr != nil {
@@ -228,7 +233,8 @@ func LoadServerConfigFromEnv() (*ServerConfig, error) {
 	return cfg, nil
 }
 
-// LoadClientConfigFromEnv 는 .env 를 우선 읽고, 이후 환경 변수를 기반으로 클라이언트 설정을 구성합니다.
+// LoadClientConfigFromEnv 는 .env 를 한 번 읽어 현재 환경변수를 보완한 뒤
+// "환경변수 > .env" 우선순위로 클라이언트 설정을 구성합니다.
 // 실제 런타임에서 사용되는 필드는 ServerAddr, Domain, ClientAPIKey, LocalTarget 입니다.
 func LoadClientConfigFromEnv() (*ClientConfig, error) {
 	loadDotEnvOnce()