Pembelajaran abad ke-21 harus mampu mengembangkan keterampilan berpikir peserta didik menuju pada tingkat yang lebih tinggi (higher order thinking skills) daripada hanya sekadar mengetahui suatu materi pelajaran saja. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa adalah model pembelajaran Problem Based Learning. Jenis penelitian ini adalah penelitian true eksperimen dengan the pretest- posttest control group design. Teknik pengumpulan data dalam penelitian ini adalah menggunakan teknik observasi, tes, dan dokumentasi. Sampling yang digunakan adalah cluster sampling dengan jumlah sample 23 siswa untuk kelas kontrol dan 23 siswa untuk kelas eksperimen. Teknik analisis data dalam penelitian ini menggunakan uji Independent Sample T Test terhadap data hasil posttest kelas kontrol dan kelas eksperimen. Hasil perhitungan uji hipotesis ini adalah nilai thitung sebesar 8,300, sedangkan ttabel = 2,015, dengan alfa= 0,05 dan df=44. Karenakan hasil thitung lebih besar dari ttabel., yaitu 8,300 > 2,015 dan hasil nilai Sig. (2-tailed) lebih kecil dari alfa, yaitu 0,000 < 0,05, maka keputusannya adalah H0 ditolak dan Ha diterima. Tolak H0 artinya kemampuan berpikir kritis siswa dengan model pembelajaran problem based learning sama dengan metode konvensional. Terima Ha artinya kemampuan berpikir kritis siswa dengan model pembelajaran problem based learning tidak sama dengan metode konvensional. Dengan demikian, kesimpulannya adalah pembelajaran problem based learning efektif dalam peningkatan kemampuan berpikir kritis siswa kelas VI di SD Negeri Bangsri 01.