Abad 21 menuntut siswa memiliki Higher Order Thinking Skills dan keterampilan kolaborasi, namun hasil pra riset menunjukkan bahwa siswa kelas X di SMA Ma’arif NU Karanganyar masih memiliki tingkat HOTS dan keterampilan kolaborasi yang tergolong rendah. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh model Problem Based Learning terhadap Higher Order Thinking Skills (HOTS) dan keterampilan kolaborasi siswa SMA kelas X pada materi perubahan lingkungan. Jenis penelitian ini adalah kuasi eksperimen dengan desain Nonequivalent Control Group Design. Teknik pengambilan sampel menggunakan purposive sampling, dengan kelas XA sebagai kelas kontrol dan kelas XC sebagai kelas eksperimen. Instrumen pengumpulan data terdiri dari soal HOTS dan angket keterampilan kolaborasi. Teknik analisis data menggunakan uji ANCOVA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa (1) terdapat pengaruh signifikan penerapan model PBL terhadap HOTS siswa (nilai signifikansi 0,000 < 0,05), sehingga H1 diterima; (2) terdapat pengaruh signifikan penerapan model PBL terhadap keterampilan kolaborasi siswa (nilai signifikansi 0,000 < 0,05), sehingga H1 diterima. Dapat disimpulkan bahwa model Problem Based Learning terbukti efektif dalam meningkatkan Higher Order Thinking Skills dan keterampilan kolaborasi siswa SMA kelas X.