Penelitian ini mengembangkan instrumen five-tier diagnostic test berbasis higher order thinking skills (5TDT-HoTS) berorientasi PISA pada materi gelombang bunyi. Tujuan penelitian ini untuk menganalisis kelayakan instrumen, menganalisis profil miskonsepsi siswa, serta menganalisis respon siswa terhadap instrumen 5TDT-HoTS. Model pengembangan yang digunakan adalah Research and Development (R&D) oleh Sugiyono dimulai dari tahap pertama sampai tahap kedelapan. Teknik pengambilan sampel menggunakan teknik purposive sampling. Subjek penelitian uji skala terbatas yaitu 18 siswa kelas XI MIPA 3 dan subjek uji skala luas yaitu 36 siswa kelas XI MIPA 1 MAN 1 Kota Semarang. Teknik pengumpulan data dilakukan dengan empat metode, yaitu wawancara, tes, angket, dan dokumentasi. Kelayakan instrumen dilihat berdasarkan hasil penilaian ahli validitas dan reliabilitas instrumen. Hasil analisis uji validitas sebesar 0,80 dengan kategori sangat valid dan layak untuk diuji cobakan dengan sedikit revisi. Reliabilitas instrumen sebesar 0,953 dengan kategori sangat reliabel. Kategori tingkat kesukaran soal terdiri atas 2 soal sukar, 28 soal sedang, dan 10 soal mudah. Tingkat daya beda diperoleh 6 butir soal diterima tanpa perbaikan, 6 butir soal diterima tetapi diperbaiki, 9 butir soal diperbaiki, dan 19 butir soal dibuang. Berdasarkan hasil interpretasi miskonsepsi, siswa mengalami miskonsepsi sebesar 33% pada semua indikator materi gelombang bunyi dengan miskonsepsi tertinggi pada indikator intensitas dan taraf intensitas bunyi dengan persentase sebesar 39% dan hasil respon siswa terhadap instrumen 5TDT-HoTS dikategorikan sangat menarik dengan persentase rata-rata 80%.