Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui (1) pengaruh model problem-based learning terhadap kemampuan berpikir kritis pada peserta didik, dan (2) pengaruh model problem-based learning terhadap pengetahuan konseptual peserta didik dalam pembelajaran perubahan lingkungan dan daur ulang. Jenis penelitian ini adalah Penelitian Tindakan Kelas (PTK). Penelitian dirancang berlangsung dalam 2 siklus pada materi Perubahan Lingkungan dan Daur Ulang Limbah untuk mencapai kriteria keberhasilan. Populasi penelitian adalah kelas X SMA Negeri 1 Gombong yang terdiri dari 7 kelas. Sampel penelitian diambil satu kelas berdasarkan teknik random sampling, yaitu kelas X-2 dengan jumlah 32 peserta didik. Instrumen penelitian menggunakan lembar observasi keterlaksanaan pembelajaran model problem-based learning, dan soal pretest serta posttest untuk mengetahui kemampuan berpikir kritis dan pengetahuan konseptual pada peserta didik. Data  hasil penelitian mengenai kemampuan berpikir kritis dan pengetahuan konseptual pada peserta didik dianalisis secara deskriptif kualitatif dengan menggunakan persentase yang disajikan dalam bentuk tabel serta grafik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa (1) pembelajaran dengan menggunakan model problem-based learning dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis pada peserta didik (2) pembelajaran dengan menggunakan model problem-based learning dapat meningkatkan pengetahuan konseptual pada peserta didik. Kemampuan berpikir kritis yang baik akan menunjang pengetahuan konseptual peserta didik. Dengan demikian, model problem-based learning dapat digunakan sebagai model pembelajaran pada materi perubahan lingkungan dan daur ulang limbah di jenjang SMA. Kata kunci: problem-based learning, kemampuan berpikir kritis, pengetahuan konseptual