Kemampuan berpikir kritis siswa di Indonesia masih tergolong tingkat rendah. Sesuai dengan hasil studi Programme for International Student Assesment (PISA) pada tahun 2018 bahwa Indonesia berada di posisi kuadran low performance dengan high equity. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besar pengaruh dan komparasi efektivitas model Problem Based Learning dan Problem Solving terhadap kemampuan berpikir kritis siswa SMA pada pembelejaran biologi. Jenis penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah penelitian Meta-Analisis komparasi. Data kemampuan berpikir kritis diperoleh dari rata-rata pretest dan posttest sampel, yaitu 10 artikel model Problem Based Learning dan 10 artikel model Problem Solving. Uji komparasi yang digunakan adalah perhitungan Effect size menggunakan uji Ancova dengan bantuan IBM SPSS 20 for Windows. Hasil uji Ancova menyatakan Fhitung>Ftabel yaitu 10,914>3,59 dan signifikasi 0,001<0,05 yang menunjukkan bahwa Ho ditolak dan Ha diterima. Hasil uji Effect size menunjukkan bahwa model Problem Based Learning dan Problem Solving tergolong sangat besar dalam memberikan pengaruh terhadap kemampuan berpikir kritis siswa SMA pada pembelajaran biologi dengan hasil 0,562 dengan nilai signifikasi yaitu 0,001. Model pembelajaran Problem Based Learning memiliki nilai rata- rata sebesar 72,04 dan nilai rata-rata model pembelajaran Problem Solving sebesar 63,80. Sehingga bisa disimpulkan bahwa model pembelajaran Problem Based Learning lebih efektif dibandingkan dengan model pembelajaran Problem Solving yang ditinjau dari kemampuan berpikir kritis siswa SMA pada pembelajaran biologi.