Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis model pembelajaran yang efektif digunakan dalam meningkatkan kemampuan pemecahan masalah siswa SMA pada mata pelajaran biologi. Penelitian ini tergolong dalam penelitian kuantitatif dengan metode meta-analisis. Populasi dalam penelitian ini berupa artikel jurnal dan prosiding tahun 2014-2022 yang sesuai dengan kriteria sampel penelitian. Data yang digunakan berasal dari data hasil penelitian-penelitian terdahulu. Hasil penelitian model pembelajaran terhadap kemampuan pemecahan masalah siswa ditinjau jenis model pembelajaran, materi pembelajaran, dan jenjang kelas. Kesimpulan penelitian meliputi model pembelajaran yang terbukti dapat meningkatkan kemampuan pemecahan masalah siswa dengan effect size tertinggi adalah PjBL sebesar 0,92. Ditinjau dari materi pembelajaran, model PBL memiliki rerata efek besar pada materi pertumbuhan dan perkembangan dengan nilai effect sze sebesar 0,88. Ditinjau dari jenjang kelas X, XI dan XII dalam kategori efek besar. Model pembelajaran yang memiliki effect size tertinggi pada jenjang kelas X adalah PjBL sebesar 0,92. Jenjang kelas XI effect size tertinggi pada model pembelajaran PBL sebesar 0,98 dan jenjang kelas XII PBL memiliki efek besar dengan nilai 0,88.