Penelitian ini bertujuan menganalisis perbedaan keterampilan berpikir kritis antara siswa yang dibelajarkan dengan model problem based learning (PBL) dan siswa yang dibelajarkan dengan model kooperatif tipe student team achievement division (STAD). Penelitian ini termasuk penelitian eksperimen semu (quasi experiment) dengan rancangan non-equivalent pretest-posttest control group design. Populasi dalam penelitian ini adalah seluruh siswa kelas VII SMP Negeri 3 Singaraja semester genap tahun pelajaran 2018/2019 yang berjumlah 367 siswa. Sampel penelitian dipilih dengan teknik cluster random sampling. Sampel yang digunakan dalam penelitian ini tersebar dalam 2 kelas dengan berjumlah 64 siswa, yaitu kelas eksperimen yang dibelajarkan dengan model PBL dan kelas kontrol yang dibelajarkan dengan model kooperatif tipe STAD. Instrumen yang digunakan dalam penelitian ini adalah tes uraian keterampilan berpikir kritis. Data dianalisis menggunakan statistik deskriptif dan anakova satu jalur dengan taraf signifikansi 5%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa 1) terdapat perbedaan keterampilan berpikir kritis antara siswa yang dibelajarkan dengan model PBL dan siswa yang dibelajarkan dengan model kooperatif tipe STAD dengan angka taraf signifikan diperoleh lebih kecil dari 0,05 (sig.<0,05). Siswa yang belajar dengan model PBL secara signifikan memiliki keterampilan berpiki kritis yang lebih tinggi dibandingkan dengan model kooperatif tipe STAD (│μ1-μ2│= 16,000> LSD= 1,9994), 2) gain score ternormalisasi keterampilan berpikir kritis siswa yang belajar dengan model PBL berkualifikasi sedang (<g>= 0,41), sedangkan gain score ternormalisasi keterampilan berpikir kritis siswa yang belajar dengan model kooperatif tipe STAD berkualifikasi rendah (<g>= 0,08).