Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis pada materi sistem gerak untuk peserta didik kelas XI MIPA 2 SMA Negeri 2 Bantul tahun pelajaran 2017/2018 melalui penerapan model pembelajaran Problem Based Learning.Penelitian ini merupakan penelitian tindakan kelas yang dilaksanakan dengan menggunakan 2 siklus. Setiap siklus terdiri dari 4 tahap yaitu perencanaan, tindakan, observasi dan refleksi. Data penelitian diperoleh dari lembar observasi, tes, angket dan dokumentasi. Teknik analisis data yang digunakan yaitu dengan teknik analisis deskriptif kualitatif. Validasi data menggunakan metode triangulasi data.Hasil penelitian menunjukkan bahwa penerapan model pembelajaran Problem Based Learning dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis peserta didik. Peningkatan berpikir kritis peserta didik dapat dilihat dari peningkatan persentase siklus I ke siklus II. Persentase ketuntasan sebelum dilakukan tindakan sebesar 59,19%, setelah tindakan siklus I sebesar 71,09%, setelah tindakan siklus II sebesar 89,06%. Kemampuan berpikir kritis peserta didik meningkat pada siklus II yang ditandai dengan persentase ketuntasan posttest lebih dari 75%. Berdasarkan hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa penerapan model pembelajaran Problem Based Learning dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis pada materi sistem gerak untuk peserta didik kelas XI MIPA 2 SMA Negeri 2 Bantul tahun pelajaran 2017/2018.