Pengembangan media elektronik menggunakan aplikasi adobe Flash berbasis Multiple Level Representation (MLR) telah dilakukan, namun efektivitas penggunaan media tersebut dalam pembelajaran kimia belum diketahui. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas penggunaan media pembelajaran interaktif berbasis MLR pada materi struktur atom. Penelitian yang dilakukan merupakan penelitian eksperimen dengan bentuk Nonequivalent Control Group Design, dengan pengambilan sampel secara cluster random sampling. Nilai rata-rata hasil belajar yang diperoleh dari kelas eksperimen dan kelas kontrol berturut-turut adalah 75,13 dengan presentase ketuntasan sebesar 66% dan 68,42 dengan presentase ketuntasan sebesar 51%. Berdasarkan hasil uji t-test pada α=0,1 dan dk=56 diperoleh t hitung > t tabel = 2,457 > 1,670, sehingga disimpulkan bahwa ada perbedaan rata-rata hasil belajar antara kelas eksperimen dan kelas kontrol. Uji lanjutan dari hasil analisis pihak kanan, diperoleh t hitung > t tabel = 2,457 > 1,670 dengan dk = 56 dan pada α =0,1. Hal tersebut menunjukan hasil belajar peserta didik yang menggunakan multimedia pembelajaran berbasis MLR lebih baik daripada rata-rata hasil belajar peserta didik yang menggunakan media pembelajaran konvensional. Berdasarkan uji N-gain hasil belajar diperoleh hasil antara kelas eksperimen dan kelas control berturut-turut adalah 0,56 (sedang) dan 0,44 (sedang). Hasil dari penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa pembelajaran kimia dengan mengunakan media vii pembelajaran interaktif berbasis MLR pada materi struktur atom efektif diterapkan pada pembelajaran kimia, dan dapat meningkatan hasil belajar peserta didik kelas X MIPA di MA NU 03 Sunan Katong Kaliwungu.