Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui penerapan dan keefektifan pendekatan STEM berbantuan LKPD berbasis PIT untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa kelas XI MIPA di SMA N 15 Semarang pada pokok bahasan teori kinetik gas. Jenis penelitian ini yaitu penelitian kuantitatif menggunakan metode Quasi Eksperimen dengan desain penelitian pretest-posttest Control Design. Populasi yang digunakan dalam penelitian ini yaitu seluruh siswa kelas XI-MIPA di SMA N 15 Semarang. Teknik pengambilan sampel menggunakan teknik purposive sampling, dengan kelas XI MIPA 1 sebagai kelas eksperimen dan kelas XI MIPA 2 sebagai kelas Kontrol. Variabel dalam penelitian ini meliputi variabel bebas yaitu penerapan pendekatan STEM berbantuan LKPD berbasis PIT dan variabel terikatnya yaitu kemampuan berpikir kritis siswa. Adapun teknik pengumpulan data menggunakan observasi, tes, dan dokumentasi. Instrumen tes yang digunakan berupa soal pilihan ganda. Model pembelajaran pada kelas eksperimen menggunakan pendekatan STEM berbantuan LKPD berbasis PIT, sedangkan pada kelas kontrol menggunakan pendekatan STEM saja. Data hasil pretest dianalisis menggunakan uji normalitas dan uji homogenitas, sedangkan hasil posttest dianalisis menggunakan uji normalitas, uji homogenitas, uji hipotesis, dan uji N-gain. Hasil uji hipotesis mendapatkan nilai sign 0,253 yang berarti tidak ditemukan perbedaan kemampuan berpikir kritis siswa antara kelas eksperimen dan kelas kontrol. Adapun hasil uji N-gain diperoleh hasil untuk kelas kontrol dengan nilai 0,51 dan kelas eksperimen sebesar 0,58, dengan kedua kelas dalam kategori sedang. hal tersebut menyatakan bahwa terdapat peningkatan kemampuan berpikir kritis siswa selama mengikuti pembelajaran. Hasil presentase nilai N-Gain kelas kontrol sebesar 51% dengan kategori kurang efektif, sedangkan pada kelas eksperimen sebesar 58% dengan kategori cukup efektif. Berdasarkan hasil pengolahan data penelitian ini dapat disimpulkan penerapan pendekatan STEM berbantuan LKPD berbasis PIT cukup efektif untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa.