Tidak semua siswa  usia di atas 11 tahun telah mencapai kemampuan berpikir formal. Hal ini berdampak pada siswa sering mengalami miskonsepsi. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi Kemampuan Berpikir Formal (KBF), miskonsepsi materi konfigurasi elektron yang dialami siswa, dan korelasi antara KBF dan miskonsepsi. Jenis penelitian ini adalah deskriptif kuantitatif. Sampel penelitian ini adalah siswa kelas X IPA di SMA Negeri 4 Takengon sebanyak 87 siswa.Pengumpulan data penelitian menggunakan soal tes Test of Logical Thinking (TOLT) dan tes diagnostik two-tier multiple choices¬ materi konfigurasi elektron. Hasil analisis TOLT menunjukkan sebanyak 31,0% siswa telah mencapai kemampuan berpikir formal dengan kriteria ‘formal rendah”. Hasil analisis tes diagnostik yang terdiri dari 20 indikator soal menunjukkan sebesar 34,9% siswa mengalami miskonsepsi materi konfigurasi elektron dengan kriteria “rendah”. Miskonsepsi paling tinggi dialami siswa pada indikator “menentukan pola konfigurasi elektron berdasarkan aturan setengah penuh” yaitu sebanyak 47,1% dari 87 siswa. Hasil koefisien korelasi   r = -0,818 menunjukkan adanya hubungan negatif yang signifikansi antara KBF dan miskonsepsi dengan interpretasi “tinggi” dan bersifat berlawanan. Hendaknya dalam proses pembelajaran kimia, dihadirkan strategi pembelajaran yang memperhatikan kemampuan berpikir formal. Pembelajaran yang dapat meningkatkan kemampuan berpikir formal siswa berpotensi mencegah miskonsepsi.