Pembelajaran abad ke-21 menuntut peserta didik untuk memiliki kemampuan berpikir kritis. Menurut pengampu kimia di SMAN 1 Boja mengatakan bahwa kemampuan berpikir kritis peserta didik masih perlu ditingkatkan lagi. Solusi yang ditawarkan oleh peneliti ialah penerapan model pembelajaran Problem Based Learning berbasis Socio-Scientific Issues diharapkan efektif terhadap kemampuan berpikir kritis. Penelitian ini termasuk penelitian kuantitatif dengan rancangan penelitian true experimental design dan pretest-posttest control group design. Populasi dalam penelitian ini adalah kelas XI-A, XI-B, dan XI-C SMAN 1 Boja. Sampel yang digunakan adalah kelas XI-B sebagai kelas kontrol dan XI-C sebagai kelas eksperimen. Teknik sampling yang digunakan adalah dengan purposive sampling. Teknik pengumpulan data menggunakan wawancara, dokumentasi, angket dan tes. Berdasarkan hasil penelitian, rata-rata prestest pada kelas kontrol sebesar 40,1 dan pada kelas eksperimen sebesar 40,9. Sedangkan hasil rata-rata posttest pada kelas kontrol didapatkan nilai 60,76 dan pada kelas eksperimen sebesar 80,38. Hasil uji independent sampel t-test mendapatkan hasil 0,004. Sehingga dapat disimpulkan bahwa model pembelajaran Problem Based Learning berbasis Socio-Scientific Issues efektif terhadap kemampuan berpikir kritis. Peningkatan kemampuan berpikir kritis ditunjukkan dengan nilai N-gain, pada kelas kontrol sebesar 0,63 yang termasuk pada kategori sedang dan pada kelas kontrol sebesar 0,79 yang mana dikategorikan pada kategori tinggi.