Pembelajaran online selama pandemi cenderung berlangsung satu arah. Pemilihan model pembelajaran selama pembelajaran online sangat penting untuk meningkatkan kualitas pembelajaran. Penelitian ini bertujuan untuk mendeskripsikan keefektifan pembelajaran fisika dengan model PBL-online untuk meningkatkan argumentasi ilmiah peserta didik SMA. Penelitian ini adalah pre-eksperimental dengan desain penelitian one group pre-test post-test. Sampel yang digunakan berjumlah 60 peserta didik SMAN 1 Krian menggunakan teknik cluster random sampling yang terbagi dalam dua kelas eksperimen tanpa adanya kelas kontrol. Pengumpulan data menggunakan instrumen berupa soal pre-test dan post-test keterampilan argumentasi ilmiah, lembar keterlaksanaan dan angket respon. Teknik analisis yang digunakan adalah uji t berpasangan, perhitungan N-gain, uji t independen, analisis keterlaksanaan pembelajaran, dan analisis angket respon peserta didik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Problem Based Learning-online efektif dalam meningkatkan argumentasi ilmiah peserta didik yang ditunjukkan oleh adanya peningkatan skor argumentasi ilmiah peserta didik yang (secara statistik) signifikan pada alfa 5%, rerata N-gain kedua kelas berkategori tinggi dan tidak berbeda. Keterlaksanaan pembelajaran terlaksana sangat baik dan respon peserta didik terhadap pembelajaran PBL-online berkategori sangat baik. Dengan demikian, pembelajaran model PBL-online efektif meningkatkan kemampuan peserta didik dalam berargumentasi berdasarkan masalah, sehingga pembelajaran model Problem Based Learning-online dapat dipertimbangkan penerapannya oleh guru selama kegiatan belajar mengajar juga sebagai alternatif model pembelajaran untuk meningkatkan argumentasi peserta didik