Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis kemampuan kolaboratif dan berpikir kritis siswa sekolah dasar dengan menerapkan inovasi model pembelajaran dilemma-STEAM yang merupakan integrasi dari dilemma stories dan STEAM PjBL (Science, Technology, Engineering, Art and Mathematics Project Based Learning) pada pembelajaran IPA kelas VI di salah satu sekolah dasar di Bekasi. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode kualitatif dengan teknik pengumpulan data observasi dan wawancara. Analisis data melalui reduksi data, penyajian data, dan penarikan kesimpulan. Penelitian ini melibatkan tiga guru dan 80 siswa kelas VI. Aspek kemampuan kolaboratif meliputi kerja sama dan tanggung jawab dalam mengerjakan proyek yang diberikan. Sedangkan aspek kemampuan berpikir kritis meliputi interpretation, analysis, evaluation, dan inference dalam mengkonstruksi pengetahuannya untuk menyelesaikan proyek yang diberikan. Pada akhirnya model ini diharapkan dapat diterapkan untuk menciptakan pembelajaran yang bermakna dan mengembangkan kompetensi siswa.