Kemampuan berpikir kritis dan sikap kritis sangat diperlukan siswa, terkait dengan kebutuhan siswa untuk memecahkan masalah yang dihadapinya dalam kehidupan sehari-hari. Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh penggunaan model pembelajaran berbasis masalah dengan strategi think talk write terhadap kemampuan berpikir krtitis dan sikap kritis siswa. Dengan melibatkan dua kelas utuh (yang terdiri atas 54 siswa), data dikumpulkan melalui tes dan angket sebelum dan sesudah perlakuan, kemudian dianalisis secara deskriptif dengan menghitung n-gain ternormalisasi dan statistic inferensial dengan uji MANCOVA. Hasil analisis data menunjukkan kemampuan berpikir kritis dan sikap kritis siswa yang diajar menggunakan model pembelajaran berbasis masalah dengan strategi think talk write meningkat pada kategori sedang. Hasil uji MANCOVA diperoleh nilai probabilitas kemampuan berpikir kritis 0,01 dan sikap kritis <0,001 lebih kecil dari taraf signifikansi yaitu 0,05, yang artinya kemampuan berpikir kritis dan sikap kritis siswa yang diajar menggunakan model pembelajaran berbasis masalah dengan strategi think talk write lebih baik daripada siswa yang diajar menggunakan model pengajaran langsung. Namun, perlakuan ini dianggap kurang berhasil karena tidak mencapai ketuntasan klasikal. Kata Kunci: Model pembelajaran berbasis masalah, strategi think talk write kemampuan berpikir kritis, sikap kritis.