Penelitian tindakan kelas ini dilaksanakan dalam dua siklus, dengan tujuan untuk mengetahui peningkatan kualitas karakter dan hasil belajar siswa pada materi koloid melalui model Tauhidul Ilmi. Model Tauhidul Ilmi merupakan model pembelajaran yang menggabungkan sains sains dengan pembelajaran sains spiritual, melalui pendekatan yang berbeda pada proses pembelajaran holistik. Latar belakang penelitian ini meliputi hasil survei yang menemukan terdapat 5,6% berkarakter rendah, 63,9% sedang dan hanya 37% siswa yang berkualitas dan hasil belajar pada materi koloid baru 13,9% tuntas dan 86,1% tidak tuntas. Penelitian dilakukan dengan menganalisis data hasil tes siklus akhir, hasil observasi karakter siswa dan aktivitas guru dalam proses pembelajaran. Langkah-langkah dalam penerapan model Tauhidul Ilmi dimulai dengan memberikan stimulasi kemudian menggali kearifan, mengidentifikasi masalah, mengumpulkan data, mengolah data, membuktikan / menguji hipotesis, mengkomunikasikan kesimpulan dan tahap terakhir evaluasi dan refleksi. Penelitian ini menghasilkan peningkatan hasil belajar dari 13,9% tuntas menjadi 85,3%. Dan peningkatan kualitas karakter siswa pada kategori atas dari 37% menjadi 61,1%. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa melalui model tauhidul ilmi dapat meningkatkan hasil belajar dan kualitas karakter siswa kelas XI MIPA 5 di MAN 2 Kota Bandung pada materi koloid. Oleh karena itu, untuk pembelajaran selanjutnya diusulkan untuk menggunakan model tauhidul ilmi dalam pembelajaran koloid.