Tidak adanya pembelajaran yang mendukung kesiapan belajar siswa sehingga mengakibatkan hasil belajar siswa dalam ranah kognitif pada materi pengukuran fisika masih tergolong rendah, menjadi urgensi pembelajaran menggunakan model discovery learning berdiferensiasi diterapkan. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk dapat memaparkan pelaksanaan pembelajaran menggunakan model discovery learning berdiferensiasi juga mengetahui peningkatan hasil belajar siswa pada ranah kognitifnya. Penelitian ini menggunakan gabungan dari metode kuantatif dan kualitatif, dengan pendekatan analisis deskriptif yang melibatkan 32 peserta didik kelas XI-1 MAN 3 Cirebon. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penerapan ini telah menunjukkan keberhasilan. Hal ini tercermin dari persepsi positif yang diberikan oleh siswa dalam sesi wawancara dan angket. Sebagaimana diukur melalui angket kesiapan belajar dengan hasil pengukuran memperoleh nilai rata-rata sebesar 66%. Selain itu, pengamatan langsung oleh observer juga menunjukkan dampak positif pada keberhasilan pembelajaran. Pembelajaran ini juga menghasilkan nilai rata-rata pre-test sebesar 41,3 dan nilai rata-rata post-test sebesar 75,5. Dengan demikian dapat diketahui bahwa selisih nilai post-test lebih besar daripada nilai rata-rata pre-test yaitu 75,5 > 41,3. Berdasarkan uji N-gain hasil pre-test dan post-test siswa memperoleh nilai rata-rata persentase 0,57. Data tersebut dapat diartikan nilai n-gain berada dalam kategori sedang. Disimpulkan pembelajaran menggunakan discovery learning berdiferensiasi pada materi pengukuran dapat meningkatkan hasil belajar siswa dalam ranah kognitif.