Rendahnya keterampilan berpikir kreatif peserta didik di MAN Demak disebabkan karena beberapa hal seperti pembelajaran kimia berpusat pada guru sehingga peserta didik kurang dilibatkan secara aktif. Pembelajaran lebih mengedepankan menghafal, menerima penyampaian guru dan terbatasnya penyampaian gagasan dan pemanfaatan teknologi dalam pembelajaran. Pembelajaran yang dilandasakan kegiatan proyek dengan pendekatan STEM menjadi salah satu cara dalam mengembangkan keterampilan berpikir kreatif. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui efektivitas model pembelajaran PjBL berbasis STEM untuk meningkatkan keterampilan berpikir kreatif. Penelitian ini menggunakan nonequivalent control group design. Penelitian ini dilakukan di MAN Demak. Pengambilan sampel menggunakan cluster random sampling didapatkan kelas XI F 2 sebagai kelas eksperimen dan kelas XI F 5 sebagai kelas kontrol. Teknik pengambilan data menggunakan wawancara, tes, dan dokumentasi. Berdasarkan hasil penelitian didapatkan skor rata-rata posttest kelas eksperimen sebesar 82,58 lebih baik dibandingkan kelas kontrol dengan skor 73,51. Berdasarkan hasil uji independent sample t-test diperoleh nilai signifikansi 0,002, (P<0,005) maka diambil keputusan H0 ditolak dan Ha diterima sehingga disimpulkan PjBL berbasis STEM efekif terhadap keterampilan berpikir kreatif. Hasil uji effect size didapat hasil Cohen’s sebesar 0,9 yang berarti pengaruh model pembelajaran PjBL berbasis STEM termasuk dalam kategori tinggi.