Karakteristik materi termokimia yang kompleks menyebabkan banyak peserta didik menganggap bahwa materi termokimia merupakan materi yang tidak mudah dipahami. Peserta didik membutuhkan keterampilan untuk berpikir kritis supaya mampu memahami konsep materi termokimia, disamping itu kesadaran akan keberlanjutan sebaiknya sudah dikenalkan sejak usia kanak-kanak hingga dewasa. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh model Problem Based Learning (PBL) berbasis pendidikan berkelanjutan terhadap keterampilan berpikir kritis peserta didik pada materi termokimia. Jenis penelitian ini adalah kuantitatif dan menggunakan metode quasi experiment dengan rancangan penelitian Nonequivalent Control Group Design. Sampel yang digunakan adalah peserta didik kelas XI-7 dan XI-8 di SMAN 1 Semarang. Instrumen yang yang digunakan berupa lembar wawancara, angket, observasi, dan lembar soal keterampilan berpikir kritis. Lembar soal keterampilan berpikir kritis sebelumnya telah dianalisis berdasarkan validitas, reliabilitas, taraf kesukaran, dan daya beda. Hasil hipotesis menggunakan Uji Mann-Whitney menunjukkan nilai Asymp. Sig (2-tailed) sebesar 0,00 sehingga < 0,05 dan menyatakan bahwa Ha diterima yang berarti terdapat perbedaan yang signifikan secara statistika mengenai keterampilan berpikir kritis peserta didik antara kelas kontrol dan kelas eksperimen. Hasil effect size yang didapatkan sebesar 1,2 yang menunjukkan bahwa model PBL berbasis pendidikan berkelanjutan memiliki pengaruh yang tinggi terhadap keterampilan berpikir kritis peserta didik pada materi termokimia.