Abstract Cognitive abilities and critical thinking skill are the essential things to develop in learning process. The purpose of this research is to analyze didactically students’ cognitive abilities and critical thinking on heat concept in order to design an appropriate learning. Research method was descriptive analysis. Research subject was 25 senior high school students in Bandung. Data was documented by using 10 essay items of cognitive abilities test and 5 essay items of critical thinking skill. Data was analyzed based on the interpretation of the test score. The findings showed that students’ cognitive abilities on each cognitive process indicators respectively 48% understand (C2), 41% apply (C3), 36% analyze (C4) and 38% evaluate (C5). The findings of students’ critical thinking, respectively the ability to identify main idea of problem (58%), to interprets data accurately (36%) and to formulate a rational decision (28%). Keywords: didactic analysis, cognitive abilities, critical thinking, heat concept. Abstrak Kemampuan kognitif dan keterampilan berpikir kritis merupakan hal esensial yang penting untuk dikembangkan dalam proses pembelajaran. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan analisis didaktis terhadap kemampuan kognitif dan keterampilan berpikir kritis siswa pada materi kalor dalam rangka untuk merancang pembelajaran yang tepat. Metode yang digunakan adalah deskriptif analitik. Subjek penelitian sebanyak 25 siswa kelas XII pada salah satu sekolah menengah atas di Kota Bandung. Instrumen penelitian berupa tes kemampuan kognitif sebanyak 10 soal dan keterampilan berpikir kritis sebanyak 5 soal berbentuk uraian. Data dianalisis berdasarkan tafsiran persentase hasil tes. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kemampuan kognitif siswa pada tiap indikator proses kognitif berturut-turut sebesar 48% memahami (C2), 41% mengaplikasikan (C3), 36% menganalisis (C4) dan 38% mengevaluasi (C5). Keterampilan berpikir kritis siswa meliputi: kemampuan mengidentifikasi elemen utama suatu masalah (58%), kemampuan menginterpretasi data secara akurat (36%) dan kemampuan merumuskan keputusan rasional (28%). Kata-kata kunci: analisis didaktis, kemampuan kognitif, berpikir kritis, konsep kalor.