Penggunaan model pembelajaran konvensional di dalam kegiatan pembelajaran menjadi salah satu faktor penyebab rendahnya keterampilan berpikir kritis peserta didik di SMA N 15 Semarang. Oleh karena itu model pembelajaran yang interaktif perlu diterapkan untuk mengembangkan keterampilan berpikir kritis peserta didik. Penelitian ini akan meneliti tentang efektivitas model pembelajaran SOLE (Self Organized Learning Environment) terhadap keterampilan berpikir kritis. Penelitian ini termasuk pada penelitian eksperimen dengan menggunakan desain Pretes Posttest Control Group Design. Populasi pada penelitian ini yaitu seluruh kelas XI MIPA di SMAN 15 Semarang. Sampel yang digunakan adalah kelas XI MIPA 6 sebagai kelompok eksperimen dan kelas XI MIPA 7 sebagai kelompok kontrol. Pengambilan sampel menggunakan teknik random sampling. Teknik pengumpulan data menggunakan observasi, wawancara dan tes. Instrumen tes dibuat menggunakan indikator keterampilan berpikir kritis menurut Ennis, yang diujikan kepada kelas eksperimen dan kontrol. Teknik analisis data yang digunakan pada penelitian ini yaitu berupa N-Gain Score dan Uji t. Hasil penelitian membuktikan bahwa Uji t N-Gain Score sebesar 0,000 < 0,05. Artinya Ha pada penelitian ini diterima, yaitu model pembelajaran SOLE efektif terhadap keterampilan berpikir kritis peserta didik. Keterampilan berpikir kritis peserta didik pada kelas eksperiman juga mengalami peningkatan, hal tersebut dibuktikan dengan nilai N-Gain. Kelas eksperimen mendapatkan nilai sebesar 0,71 termasuk pada kriteria “tinggi”, sedangkan kelas kontrol mendapatkan nilai sebesar 0,48 yang termasuk pada kriteria “sedang”. Faktor yang mempengaruhi keterampilan berpikir kritis peserta didik ialah faktor motivasi, kebiasaan, interaksi antara guru dengan peserta didik serta intelektual.