Penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif yang bertujuan untuk mengetahui efektivitas penggunaan media e-learning berbasis moodle terhadap motivasi dan hasil belajar peserta didik. Penelitian ini menggunakan desain penelitian pretest-posttest control group design. Teknik pemilihan sampel menggunakan teknik cluster random sampling. Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah kelas XI MIPA 2 sebagai kelas eksperimen dan kelas XI MIPA 3 sebagai kelas kontrol. Penelitian ini dimulai dengan melakukan pretest pada kelas eksperimen dan kelas kontrol kemudian diberikan perlakuan (pemberian media e-learning berbasis moodle pada kelas eksperimen dan media konvensional pada kelas kontrol) dan diakhiri dengan melakukan posttest. Hasil uji t pada analisis hipotesis I (motivasi belajar) menunjukkan bahwa rata-rata motivasi belajar kelas eksperimen lebih besar daripada rata-rata motivasi belajar kelas kontrol. Adapun rata-rata motivasi belajar kelas eksperimen sebesar 78,92 dan rata-rata motivasi belajar kelas kontrol sebesar 69,32. Hal ini didukung dengan hasil n-gain kelas eksperimen sebesar 0,354 (sedang) dan kelas kontrol sebesar 0,077 (rendah). Selain itu, pada uji hipotesis II (analisis hasil belajar) diperoleh hasil rata-rata hasil belajar hidrokarbon kelas eksperimen sebesar 77,39 dan rata-rata hasil belajar hidrokarbon kelas kontrol sebesar 62,46. Hal ini menunjukkan bahwa rata-rata posttest hasil belajar kelas eksperimen lebih besar daripada rata-rata posttest hasil belajar kelas kontrol. Hal ini didukung dengan hasil n-gain kelas eksperimen sebesar 0,573 (sedang) dan kelas kontrol sebesar 0,297 (rendah). Berdasarkan hasil posttest motivasi dan hasil belajar peserta didik setelah menggunakan media e-learning berbasis moodle efektif terhadap motivasi dan hasil belajar peserta didik kelas XI MIPA MA Sunniyyah Selo Grobogan.