Proses pembelajaran kimia di SMAN 2 Cepu masih menggunakan metode pembelajaran ceramah dengan pendidik yang aktif menjelaskan di depan kelas dan peserta didik akan pasif. Hal tersebut terjadi karena keterbatasan sumber belajar peserta didik. Tujuan penelitian ini adalah untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis peserta didik pada model pembelajaran PDEODE yang bermuatan nilai karakter pada materi larutan elektrolit dan non elektrolit. Untuk pengumpulan data menggunakan penyebaran instrumen tes (pre-test dan post-test). Hasil uji instrumen tes (pre-test dan post-test) dianalisis menggunakan rumus korelasi Product Moment pada uji kelayakan instrumen tes melalui validasi peserta didik. Pengambilan sampling untuk uji tanggapan 72 peserta didik kelas X MIPA 1 dan X MIPA 2 di SMAN 2 Cepu menggunakan teknik cluster random sampling. Kriteria kelayakan instrumen soal pre-test dan post-test bersama 2 validator ahli. Hasil post-test untuk kemampuan berpikir kritis peserta didik memperoleh nilai rata-rata sebesar 72,29% lebih besar dari kelas kontrol yang memperoleh nilai rata-rata sebesar 51,74%. Hasil hipotesis melalui uji independent sample t-test menunjukkan bahwa nilai yang diperoleh dari Sig. (2-tailed) sebesar 0,000 < 0,05.