Abad 21 menuntut peserta didik memiliki berbagai kompetensi untuk menghadapi tantangan globalisasi. Terdapat beberapa kompetensi yang harus dikuasai oleh setiap individu peserta didik yaitu kemampuan literasi sains dan self efficacy. Salah satu model pembelajaran yang dapat memberdayakan kompetensi tersebut adalah Problem Based Learning (PBL). Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis perbedaan kemampuan literasi sains dan self efficacy peserta didik yang menggunakan model PBL dengan metode ceramah diskusi. Jenis penelitian ini adalah kuasi eksperimen dengan nonequivalent control group design. Teknik pengambilan sampel menggunakan purposive Sampling dengan sampel peserta didik kelas XI MIA-1 sebagai kelompok eksperimen dan peserta didik kelas XI MIA-2 sebagai kelompok kontrol. Teknik dan instrumen pengumpulan data berupa lembar wawancara, lembar observasi, soal (kemampuan literasi sains), dan angket (self efficacy). Uji hipotesis menggunakan ANACOVA. Berdasarkan hasil penelitian, menunjukkan bahwa (1) terdapat perbedaan signifikan kemampuan literasi sains peserta didik yang menggunakan model PBL dengan model ceramah diskusi (0,00 <0.05) (2) terdapat perbedaan signifikan self efficacy peserta didik yang menggunakan model PBL dengan model ceramah diskusi (0,021 <0.05).