Penelitian ini dilatarbelakangi oleh kemampuan pemahaman konsep matematis dan motivasi belajar siswa kelas X di SMA Negeri 15 Semarang yang masih rendah. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui keefektifan model pembelajaran Conceptual Understanding Procedures terhadap kemampuan pemahaman konsep matematis dan motivasi belajar siswa pada materi fungsi kuadrat kelas X SMA Negeri 15 Semarang. Penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif dengan metode eksperimen. Desain yang digunakan dalam penelitian ini yaitu pretest-posttest control group design. Populasi dalam penelitian ini adalah seluruh siswa kelas X yang terdiri dari 10 kelas dengan total siswa sebanyak 359 siswa. Pengambilan sampel menggunakan teknik cluster random sampling dan diperoleh kelas X-7 sebagai kelas eksperimen dan kelas X-8 sebagai kelas kontrol. Data penelitian dikumpulkan dengan metode tes dan angket. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata nilai posttest kemampuan pemahaman konsep matematis siswa kelas eksperimen yaitu 71,33 yang lebih baik daripada siswa kelas kontrol yaitu 48,33. Berdasarkan hasil uji perbedaan rata-rata nilai posttest pemahaman konsep matematis diperoleh t_hitung=7,254 dan t_tabel=1,994. Karena t_hitung> t_tabel yaitu 7,254 > 1,994 maka H_0 ditolak dan H_1 diterima, artinya rata-rata pemahaman konsep matematis kelas eksperimen lebih baik dari rata-rata pemahaman konsep matematis kelas kontrol. Peningkatan kemampuan pemahaman konsep matematis siswa kelas eksperimen dapat dilihat dari hasil perhitungan N-Gain = 0,502 yang termasuk dalam kategori sedang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata nilai angket motivasi belajar siswa kelas eksperimen setelah perlakuan yaitu 77,78 yang lebih baik daripada sebelum perlakuan yaitu 59,75. Hasil uji paired sample t-test skor motivasi belajar diperoleh t_hitung=8,626 dan t_tabel=1,689. Karena t_hitung> t_tabel yaitu 8,626 > 1,689 maka H_0 ditolak dan H_1 diterima, artinya rata-rata motivasi belajar siswa kelas eksperimen setelah perlakuan lebih baik dari rata-rata motivasi belajar sebelum perlakuan. Peningkatan motivasi belajar siswa kelas eksperimen dapat dilihat dari hasil perhitungan N-Gain = 0,448 yang termasuk dalam kategori sedang. Berdasarkan penelitian tersebut, dapat disimpulkan bahwa model pembelajaran Conceptual Understanding Procedures efektif terhadap kemampuan pemahaman konsep matematis dan motivasi belajar siswa pada materi fungsi kuadrat kelas X SMA Negeri 15 Semarang.