Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui keefektivitasan model pembelajaran Problem Based Learning (PBL) yang dipadu dengan Group Investigation (GI) dalam mengembangkan kemampuan berpikir kritis siswa, untuk mengetahui tingkat efektivitas model pembelajaran Problem Based Learning (PBL) yang dipadu dengan Group Investigation (GI). Penelitian ini adalah penelitian kuantitatif dengan jenis quasi-experiment, teknik sampling yang digunakan adalah purposive sampling, sampel penelitian ini adalah siswa kelas XI MIPA 2 dan XI MIPA 3 SMA Negeri 13 Semarang. Teknik pengambilan data yang dilakukan diantaranya tes, observasi, dokumentasi. Teknik analisis data dalam penelitian ini meliputi uji normalitas, uji homogenitas, uji t, dan uji N-gain. Materi yang dipilih dalam penelitian ini adalah materi alat optik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai uji N-gain kelas eksperimen (0,64) lebih besar dari nilai N-gain (0,53), sehingga dapat disimpulkan bahwa model pembelajaran Problem Based Learning (PBL) dipadu dengan Group Investigation (GI) dapat mengembangkan kemampuan berpikir kritis siswa pada materi alat optik.