Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan yang signifikan hasil belajar matematika antara kelompok siswa yang dibelajarkan dengan model kooperatif tipe two stay two stray melalui lesson study dan kelompok siswa yang tidak mengikuti model pembelajaran kooperatif tipe two stay two stray melalui lesson study pada siswa kelas V SD N Penarukan. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen semu (quasi experiment) dengan rancangan posttest-only control group design. Populasi penelitian adalah siswa kelas V di SD N Penarukan tahun pelajaran 2017/2018 yang berjumlah 137 siswa. Pengambilan sampel menggunakan teknik group random sampling. Sampel penelitian yaitu 21 siswa kelas V SD Negeri 1 Penarukan sebagai kelompok eksperimen dan 25 siswa kelas V SD Negeri 2 Penarukan sebagai kelompok kontrol. Data hasil belajar matematika dikumpulkan dengan instrumen tes pilihan ganda. Data yang dikumpulkan dianalisis menggunakan analisis statistik deskriptif dan statistik inferensial. Berdasarkan hasil analisis diperoleh thitung = 5,024 > ttabel = 2,014,  sehingga H0 ditolak dan Ha diterima yang berarti terdapat perbedaan yang signifikan hasil belajar matematika antara kelompok siswa yang dibelajarkan dengan model pembelajaran kooperatif tipe two stay two stray melalui lesson study dan kelompok siswa yang tidak dibelajarkan dengan model pembelajaran kooperatif tipe two stay two stray melalui lesson study pada siswa kelas V di SD N Penarukan. Berdasarkan hasil penelitian tersebut, dapat disimpulkan bahwa model pembelajaran pembelajaran kooperatif tipe two stay two stray melalui lesson study berpengaruh signifikan terhadap hasil belajar matematika pada siswa kelas V SD N Penarukan.