Penelitian ini bertujuan untuk mendeskripsikan langkah-langkah penerapan model pembelajaran Discovery Learning dan mengetahui peningkatan kemampuan berpikir kritis dan hasil belajar matematika siswa kelas 5 SD. Tempat penelitian di SD Negeri 3 Nambuhan, Kecamatan Purwodadi, Kabupaten Grobogan. Jenis penelitian ini adalah penelitian tindakan kelas (PTK). Teknik pengumpulan data menggunakan teknik tes dan teknik observasi. Teknik Analisis menggunakan teknik deskriptif komparatif dan deskriptif kualitatif. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa penerapan model Discovery Learning (DL) mampu meningkatkan kemampuan berpikir kritis serta hasil belajar matematika. Hasil analisis data berpikir kritis menunjukan nilai rata-rata pada pra siklus sebesar 54, pada siklus I meningkat menjadi 68, dan pada siklus II meningkat menjadi 78. Sedangkan hasil analisis data hasil belajar menunjukkan bahwa pada pra siklus tingkat ketuntasan siswa sebesar 34,61%, untuk siklus I tingkat ketuntasan sebesar 73,07%, dan siklus II tingkat ketuntasan meningkat sebesar 84,62%. Kemampuan berpikir kritis siswa dapat dilihat dari pra siklus yang memiliki kemampuan berpikir kritis 26,92%, kemudian pada siklus 1 yang sudah memiliki kemampuan berpikir kritis meningkat menjadi 73,07%, pada siklus 2 yang sudah memiliki kemampuan berpikir kritis juga meningkat menjadi 84,62%. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa model pembelajaran Discovery Learning (DL) dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan hasil belajar matematika kelas 5 SD Negeri 3 Nambuhan