Studi dan penelitian ini bertujuan mengetahui efektifitas penggunaan model pembelajaran kooperatif tipe TTW (Think Talk Write) dengan TSTS (Two Stay Two Stray) terhadap hasil belajar siswa SMA Futuhiyyah Mranggen Demak terhadap materi teori kinetik gas. Penelitian eksperimen dilaksankan menggunakan  posttest only control group design, sedangkan populasinya seluruh siswa jurusan IPA kelas XI SMA Futuhiyyah Mranggen Demak tahun pelajaran 2014/2015. Teknik pengambilan sampel dengan teknik  simple random sampling dengan mengambil dua kelas secara acak dari populasi sebagai kelas kontrol dan kelas eksperimen. Pengumpulan data menggunakan metode dokumentasi dan metode tes. Analisis uji gain memberikan hasil peningkatan 0,170 untuk siswa yang diberikan pembelajaran menggunakan  model kooperatif tipe Think Talk Write dengan Two Stay Two Stray dan -0,206 untuk siswa yang menggunakan pembelajaran konvensional. Kesimpulannya adalah penerapan model pembelajaran kooperatif tipe Think Talk Write dengan Two Stay Two Stray efektif meningkatkan hasil belajar siswa materi teori kinetik gas.