Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh model problem based learning terhadap hasil belajar kognitif tingkat tinggi siswa pada materi pokok suhu dan kalor di kelas X semester II SMA Negeri 5 Tanjung Balai T.A. 2016 / 2017. Jenis penelitian ini adalah quasi exsperiment dengan desain two group pre-test post-test.  Pengambilan sampel dilakukan dengan mengambil dua kelas dari 6 kelas yaitu kelas X-3 sebagai kelas eksperimen dan kelas X-4 sebagai kelas kontrol yang masing-masing berjumlah 32 orang. Nilai rata-rata pretes diperoleh hasil belajar ranah kognitif tingkat tinggi siswa pada kelas eksperimen dan kontrol berturut-turut adalah 25,7 dan 5,46 untuk hasil belajar serta 23,43 dan 6,09 untuk ranah kognitif tingkat tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kemampuan awal kedua kelas sama. Selanjutnya kedua kelas diberi perlakuan yang berbeda yaitu model problem based learning pada kelas eksperimen dan pembelajaran konvensional pada kelas kontrol.Setelah diberi perlakuan, dari nilai rata-rata postest diperoleh hasil belajar pada kelas eksperimen dan kontrol berturut-turut adalah 76,09 dan 57,65. Untuk nilai rata-rata postest ranah kognitif tingkat tinggi diperoleh pada kelas eksperimen dan kelas kontrol berturut-turut 80,78 dan 60. Kesimpulan yang di dapat adalah ada pengaruh yang signifikan menggunakan model problem based learning terhadap hasil belajar ranah kognitif tingkat tinggi siswa pada materi pokok suhu dan kalor di kelas X semester II SMA Negeri 5 TanjungBalai  T.P. 2016/2017. Kata Kunci: Model Problem Based Learning, Konvensional, Hasil Belajar , Ranah Kognitif Tingkat Tinggi.