Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui apakah ada peningkatan hasil belajar matematika siswa sebelum dan sesudah dilaksanakan penerapan pembelajaran kooperatif dengan teknik Think Pair Square (TPS) untuk meningkatkan hasil belajar matematika siswa kelas IX1 SMP Negeri 3 Pasir Penyu tahun pelajaran 2016/2017 yang berjumlah 32 orang siswa dengan 16 siswa laki-laki dan 16 siswa perempuan dengan kemampuan heterogen. Penelitian ini dilatar belakangi oleh rendahnya hasil belajar siswa dan kesadaran guru untuk menerapkan suatu model pembelajaran. Penelitian ini dilaksanakan pada tanggal 4 Maret 2017 sampai dengan 29 Maret 2017. Penelitian ini merupakan Penelitian Tindakan Kelas (PTK) yang terdiri dari dua siklus. Teknik Pengumpulan data pada penelitian ini dilakukan dengan teknik pengamatan dan tes. Lembar pengamatan akan dianalisis secara deskriptif naratif yang bertujuan untuk mendeskripsikan tentang aktivitas siswa dan guru selama proses pembelajaran berlangsung, sedangkan tes hasil belajar akan dianalisis dengan analisis Kriteria Ketuntasan Minimum (KKM) dan analisis nilai Rata-Rata, untuk mengetahui ada atau tidaknya peningkatan hasil belajar siswa sebelum dan sesudah penerapan pembelajaran kooperatif dengan teknik Think Pair Square (TPS). Hasil penelitian menunjukkan adanya peningkatan hasil belajar matematika siswa kelas IX1 SMP Negeri 3 Pasir Penyu. Hal tersebut juga terlihat pada analisis hasil belajar siswa pada skor dasar,ulangan harian I dan ulangan harian II, dimana hasil belajar siswa pada skor dasar yang mencapai KKM adalah 12 siswa, pada ulangan harian I hasil belajar siswa yang mencapai KKM adalah 20 siswa, dan pada ulangan harian II hasil belajar siswa yang mencapai KKM adalah 19 siswa. Dari hasil penelitian dapat diambil kesimpulan bahwa penerapan pembelajaran kooperatif dengan teknik Think Pair Square (TPS) dapat meningkatkan hasil belajar matematika pada siswa kelas IX1 SMP Negeri 3 Pasir Penyu tahun pelajaran 2016/2017.