Bersumber pada hasil riset PISA serta observasi awal penelitian, kemampuan pemecahan masalah siswa pada kajian biologi tergolong masih rendah, sehingga tidak relevan dengan tujuan utama pendidikan Abad 21. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh model pembelajaran berbasis masalah diintegrasikan dengan teknik pemetaan pikiran terhadap kemampuan pemecahan masalah siswa pada materi sistem imun. Pengambilan sampel dilakukan dengan teknik cluster random sampling, hingga didapatkan XI MIA 1 selaku kelas eksperimen dan XI MIA 2 selaku kelas kontrol. Jenis penelitian adalah kuasi eksperimen dengan desain penelitian post-test control group. Instrumen penelitian berupa tes esai yang disusun berdasarkan indikator kemampuan pemecahan masalah menurut Purnamasari & Setiawan. Teknik analisis data menggunakan program SPSS versi 22. Berdasarkan uji hipotesis menggunakan independent sample t-test dan uji regresi linier sederhana menunjukkan nilai sig (2-tailed) sebesar 0,000 ≤ 0,05 dan nilai R2 sebesar 0,914, maka H0 ditolak dan H1 diterima. Ditafsirkan bahwa terdapat pengaruh model pembelajaran berbasis masalah diintegrasikan dengan teknik pemetaan pikiran terhadap kemampuan pemecahan masalah siswa pada materi sistem imun dengan pengaruh sebesar 91,4%.