Penelitian ini bertujuan untuk menerapkan model pembelajaran learning cycle 5E berbasis inquiry untuk meningkatkan kemampuan pemecahan masalah siswa pada materi teori kinetik gas kelas XI MAN 2 Kota Semarang. Penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif, dengan menggunakan desain quasi experimental design serta jenis desain Pretes-Postes Control Group. Populasi penelitian ini yaitu seluruh siswa kelas XI MIPA MAN 2 Kota Semarang. Teknik pengambilan sampel dilakukan dengan menggunakan purposive sampling dengan sampel kelas XI MIPA 3 sebagai kelas eksperimen dan kelas XI MIPA 2 sebagai kelas kontrol. Teknik pengumpulan data menggunakan tes, observasi dan dokumentasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penerapan model pembelajaran learning cycle 5E berbasis inquiry tidak berpengaruh dalam meningkatkan kemampuan pemecahan masalah siswa pada materi teori kinetik gas. Hal ini dibuktikan dari hasil pengujian hipotesis dengan uji kesamaan dua rata-rata diperoleh Thitung>ttabel maka Ho diterima dan Ha ditolak, namun dapat meningkatkan kemampuan pemecahan masalah siswa pada materi teori kinetik gas, dibuktikan dari hasil N-Gain kelas eksperimen yaitu N-Gain =0,59 dengan kategori sedang. Peningkatan tersebut dikarenakan siswa memperoleh pemahaman materi melalui keterlibatan langsung dalam menginvestigasi dan menganalisis permasalahan. Model pembelajaran learning cycle 5E berbasis inquiry terlaksana dilakukan, diketahui dari hasil lembar observasi aktivitas guru 98,57% dan hasil lembar observasi aktivitas siswa 54,05% pada kategori kurang aktif.