Model pembelajaran yang masih berpusat pada guru menyebabkan rendahnya prestasi belajar siswa. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui efektivitas model pembelajaran Two Stay Two Stray berbantuan mind mapping dalam mencapai prestasi belajar siswa SMK Negeri 01 Bulakamba pada materi energi. Penelitian ini menggunakan dua sampel yang berbeda yaitu kelas eksperimen X Teknik Otomotif 3 (TO 3) dan kelas kontrol X Teknik Otomotif 2 (TO 2). Jenis penelitian ini adalah kuantitatif dengan metode quasi experiment dengan desain penelitian Nonequivalent Control Group Design. Berdasarkan perhitungan uji-T yang dilakukan diperoleh thitung=7,030 > ttabel=1,995 maka Haditerima yaitu adanya perbedaan rata-rata prestasi belajar siswa yang menggunakan model pembelajaran TSTS berbantuan mind mapping dengan yang menggunakan model pembelajaran Numbered Heads Together. Keefektifan model pembelajaran ditinjau dari hasil uji N-gain. Nilai N-gain kelas eksperimen 0,5 lebih tinggi dibandingkan kelas kontrol 0,16. Hal ini menunjukkan bahwa model pembelajaran TSTS berbantuan mind mapping efektif dalam meningkatkan prestasi belajar siswa kelas X SMK Negeri 01 Bulakamba pada materi energi.