Permasalahan dalam penelitian ini yaitu rendahnya kemampuan berpikir tingkat tinggi siswa pada mata pelajaran IPA kelas VIII MTsN 5 Kota Jambi, yang di sebabkan oleh guru yang cenderung menggunakan model pembelajaran konvesional. Penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif dengan menggunakan metode quasi experiment design dengan desain nonequivalent control group design. Sedangkan pengumpulan data dilakukan dengan teknik test berupa soal pilihan ganda. Analisis data penelitian menggunakan uji t rumus tes “t” paired samples test. Berdasarkan hasil perhitungan menggunakan SPSS 26 terdapat perbedaan skor kemampuan berpikir tingkat tinggi siswa yang mengimplementasikan model pembelajaran Problem Based Learning (PBL) dengan yang tidak mengimplementasikan model pembelajaran Problem Based Learning (PBL) pada kelas VIII MTsN 5 Kota Jambi, pada kelas eksperimen diperoleh nilai rata-rata posttest sebesar 84,6 dengan standar deviasi 6,09. Sedangkan pada kelas kontrol diperoleh nilai rata-rata posttest yaitu 70,4 dengan standar deviasi 5,7. Dilihat dari uji hipotesis, diperoleh nilai Sig 0,00 < 0,05 yang artinya terdapat pengaruh yang signifikan antara model pembelajaran Problem Based Learning (PBL) terhadap kemampuan berpikir tingkat tinggi siswa. Dilihat dari hasil uji effect size didapat dengan nilai cohen’s d sebesar 1,64 menunjukkan hasil pada kategori tinggi. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa implementasi model pembelajaran Problem Based Learning (PBL) berpengaruh terhadap kemampuan berpikir tingkat tinggi siswa pada mata pelajaran IPA kelas VIII di MTsN 5 Kota Jambi.