Penelitian ini dilatarbelakangi oleh rendahnya berpikir kritis peserta didik hal ini terlihat karena paserta didik tidak mau manyampaikan pendapatnya, peserta didik terbiasa melakukan kegiatan belajar berupa menghapal materi pelajaran dan rumus-rumus. Hal ini disebabkan oleh pembelajaran yang kurang bervariasi sehingga kurang menarik pehatian peserta didik dalam memahami pembelajaran. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui penerapan model pembelajaran Discovery Learning dalam pembelajaran tematik dapat meningkatkan kemampuan berpikir krtitis peserta didik di kelas V dibandingkan denga model pembelajaran konvensional. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen semu (Quasi- Experimental Research) dengan rancangan penelitian yang digunakan adalah Counterbalanced Design. Populasi pada penelitian ini adalah seluruh MIN Kabupaten Padang Pariaman dan sampel penilitan diambil secara acak atau Cluster Random Sampling yaitu kelas V MIN 2 Padang Pariaman dan MIN 3 Padang Pariaman. Hasil penelitian ini diperoleh bahwa rata-rata tes yang menggunakan model konvensional sebesar 48,04 dan rata-rata skor tes yang menggunakan model Discovery Learning sebesar 65,31. Skor tersebut menunjukkan rata-rata tes menggunakan model Discovery Learning lebih unggul daripada model pembelajaran konvensional. Analisis data dilakukan dengan uji-t yang didapatkan hasil bahwa Ha diterima. Sehingga dapat disimpulkan model Discovery Learning dalam pembelajaran tematik dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis peserta didik kelas V.