Penelitian ini dilatarbelakangi oleh rendahnya keterampilan berpikir kritis peserta didik dalam menyelesaikan persoalan pada materi larutan penyangga yang bersifat abstrak dan menuntut pemahaman konsep secara mendalam. Pembelajaran berfokus pada hafalan dan belum mengintegrasikan Multi Level Representasi. Penelitian bertujuan untuk mengetahui pengaruh penerapan model pembelajaran Connecting, Organizing, Reflecting, Extending (CORE) terintegrasi Multi Level Representasi terhadap keterampilan berpikir kritis peserta didik. Metode yang digunakan adalah kuasi eksperimen dengan desain nonequivalent control group design. Sampel penelitian terdiri dari kelas XI 2 (kelas eksperimen) dan kelas XI 5 (kelas kontrol) yang ditentukan melalui teknik cluster random sampling. Hasil penelitian menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan antara kelas eksperimen dan kelas kontrol dengan nilai signifikansi uji independent sample t test sebesar 0,000 < 0,05. Nilai t hitung=5,401 > t table=2,04. Rata-rata nilai posttest keterampilan berpikir kritis kelas eksperimen sebesar 86,00>kelas kontrol sebesar 74,60 dengan effect size sebesar 1,641 (large effect). Disimpulkan bahwa penerapan model pembelajaran CORE terintegrasi MLR berpengaruh positif dan signifikan dalam meningkatkan keterampilan berpikir kritis peserta didik pada materi larutan penyangga.