Penelitian ini didasarkan pada karakteristik peserta didik yang lebih suka belajar mandiri, beranggapan bahwa materi kimia itu sulit, tidak adanya sumber belajar kimia di sekolah yang basis multi level representasi kimia dan belum terlaksananya keterkaitan ilmu kimia dengan ilmu agama dalam proses pembelajaran. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik dan kelayakan modul kimia berbasis multi level representasi dan unity of sciences pada pembelajaran materi termokimia kelas XI IPA MA NU Hasyim Asy’ari 2 Gebog Kudus. Modul pembelajaran kimia ini dikembangkan dengan menggunakan model pengembangan 4-D yang terdiri dari tahap define (pendefinisian), design (perancangan), develop (pengembangan), dan disseminate (penyebaran). Akan tetapi penelitian ini hanya sampai pada tahap develop, sehingga sudah menghasilkan produk yang layak. Pengembangan modul kimia berbasis multi level representasi dan unity of sciences mendapatkan masukan dari tiga ahli materi, dua ahli media. Hasil validasi dari ahli materi dan media terhadap modul hasil pengembangan mendapatkan kategori baik dengan persentase 82,80% dari ahli materi dan 83,75% dari ahli media. Hal ini diperkuat dengan respons peserta didik terhadap modul hasil pengembangan 79,8% (kelayakan baik). Hasil nilai pretest-posttest diukur menggunakan N-gain dengan skor peningkatan sebesar 0,74 (tinggi). Berdasarkan hasil penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa modul yang dikembangkan layak dan dapat digunakan sebagai sumber belajar peserta didik serta dapat ditindaklanjuti melalui penerapan di kelas besar untuk mengetahui keefektifan produk dalam pembelajaran.