Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui peningkatan berpikir kritis pada peserta didik dengan menggunakan penerapan problem based learning berbasis STEM dan untuk mengetahui tanggapan peserta didik terhadap Problem Based Learning berbasis STEM. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah Pre Eksperimental Design, dengan desain penelitian One Group Pretest and Posttest. Penentuan sampel yang akan digunakan yaitu dengan purposive sampling pada kelas X MIA 1 di MA Syekh Mubarok Kabupaten Tangerang dengan 33 peserta didik. Metode pengumpulan data yang digunkan adalah dengan tes sebelum dan sesudah pembelajaran (pretest dan posttest). Data dianalisis dengan uji n-gain untuk melihat peningkatan kemampuan berpikir kritis peserta didik dan dengan skala likert untuk mengetahui tanggapan peserta didik terkait problem based learning berbasis STEM. Berdasarkan hasil uji n-gain pada peserta didik kelas X MIA 1 diperoleh rata-rata peningkatan nilai pretest dan posttest sebanyak 22,42%, dan diperoleh nilai n-gain sebesar 0,25 dalam kategori rendah. Berdasarkan hasil skala likert diperoleh tanggapan yang rata-rata positif sejumlah 76,70%, dengan nilai 61,36 termasuk kategori sedang. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa model problem based learning berbasis STEM dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan mendapat respon positif oleh peserta didik.Kata kunci: Kemampuan berpikir kritis, PBL, STEM