Penelitian ini dilatarbelakangi oleh kurangnya perhatian peserta didik dalam proses pembelajaran biologi. Guru masih menggunakan metode ceramah dalam pembelajaran sehingga peserta didik mudah bosan, mudah mengantuk dan suasana belajar menjadi tidak kondusif. Kreativitas guru dalam mengembangkan model pembelajaran dan media pembelajaran saat proses pembelajaran diperlukan untuk meningkatkan minat, keaktifan dan hasil belajar peserta didik. Peserta didik yang aktif akan meningkatkan pemahaman pada materi sistem pernapasan karena peserta didik terlibat langsung dalam proses pembelajaran. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas model pembelajaran Stay and Stray dengan media Flashcard terhadap hasil belajar peserta didik pada materi sistem pernapasan di kelas XI IPA SMA Negeri 5 Semarang. Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif dengan jenis penelitian eksperimen. Desain penelitian ini menggunakan Pre-test and Post-test group design. Teknik pengambilan sampel dilakukan dengan teknik simple random sampling. Pengumpulan data dilakukan pada kelas XI IPA 4 dan XI IPA 8 dengan menggunakan 2 metode, yaitu metode tes dan metode dokumentasi. Hasil penelitian menunjukkan nilai rata-rata posttest kelas eksperimen adalah 93,5 dan kelas kontrol adalah 79,25. Uji t-test dilakukan setelah diketahui nilai rata-rata posttest kelas eksperimen dan kelas kontrol. Kriteria pengujian adalah H0 diterima jika α = 5% menghasilkan thitung≤ t(1-α), dimana t(1-α) didapat dari daftar distribusi t dengan dk = n_1 + n_2-2, dan H0 ditolak jika jika α = 5% menghasilkan thitung> t(1-α ). Data yang diperoleh adalahthitung = 8,699 dan ttabel= 1,669, karena thitung>ttabel maka Ho ditolak dan Ha diterima. Berdasarkan hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa model pembelajaran Stay and Stray dengan media Flashcard pada materi sistem pernapasan terbukti efektif terhadap hasil belajar siswa kelas XI IPA SMA Negeri 5 Semarang.