Kemampuan berpikir kritis merupakan aspek yang sangat penting yang harus dimiliki oleh siswa dalam pembelajaran fisika, terutama dalam memecahkan permasalahan-permasalan yang membutuhkan alternatif pemecahan yang lebih mendalam yang sebenarnya tidak jauh dari permasalahan yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis hubungan setiap tingkat berpikir kritis terhadap hasil belajar fisika siswa. Pada penelitian ini siswa dibagi atas 3 kelompok, yaitu berpikir kritis tinggi, menengah, dan rendah. Dari hasil regresi diperoleh berpikir kritis memiliki hubungan fungsional yang signifikan terhadap hasil belajar fisika siswa pada kelompok tinggi dan menengah atau F(hitung)>F(tabel) untuk kedua kelompok tersebut, hal ini berbeda untuk kelompok tingkat berpikir kritis rendah dimana F(hitung)>F(tabel) (0,082 < 5,12) yang artinya tidak terdapat hubungan fungsional yang signifikan antara variabel berpikir kritis rendah dengan variabel hasil belajar dengan menerapkan model problem based learning (PBL) atau menunjukkan bahwa tidak memberikan pengaruh yang signifikan aspek berpikir kritis rendah terhadap hasil belajar yang diperoleh siswa. Kontribusi atau sumbangan berpikir kritis tinggi dengan hasil belajar fisika siswa untuk setiap kelompok berturut-turut adalah sebesar 85,0%, 40,7%, dan 1% sedangkan sisanya (residunya) dijelaskan oleh variabel lain yang tidak diteliti. Berdasarkan hasil analisis maka diketahui bahwa tingkat berpikir kritis siswa secara keseluruhan memiliki hubungan fungsional yang signifikan terhadap hasil belajar dengan nilai R square 0,827 atau 82,7% sumbangan berpikir kritis siswa terhadap hasil belajar yang menerapkan model PBL. Semakin tinggi tingkat berpikir kritis siswa maka semakin besar hubungan fungsional yang signifikan terhadap hasil belajar, dan juga semakin besar kontribusi/sumbangan berpikir kritis terhadap hasil belajar yang diperoleh siswa yang menerapkan model PBL. Tidak terdapat hubungan fungsional yang signifikan pada kelompok berpikir kritis rendah dengan variabel hasil belajar yang menerapkan model PBL. Kata Kunci : Berpikir kritis, hasil belajar, analisis regresi, problem based learning.