Problem-based learning (PBL) dalam pembelajaran biologidianggap sebagai salah satu desain pembelajaran innovatif kontekstual, karena mendorong siswa belajar biologi dari masalah-masalah (kasus) nyata yang dijumpai disekeliling kita, dan melatih siswa menjadi pembelajar reflektif (metakognitif). Penelitian ini bertujuan untuk menguji 1) Penerapan pembelajaran biologi berbasis PBL terhadap kemampuan metakognitif siswa, 2) seberapa efektif pengaruh pembelajaran biologi berbasis PBL terhadap kemampuan metakognitif. Penelitian dilakukan di SMA N 01 pecangaan, dengan sampel 33 siswa kelas XI IPA. Desainpenelitian yang digunakanadalah One group single pre-test–post test. Hasil data dianalisis menggunakan uji uji paired simple t-test. Dimana hasil kemampuan metakognitif di peroleh dari hasil angket metakognisi MAI (Metacognition Awareness Inventory). Data hasil penerapan pembelajaran PBL terhadap kemampuan metkognif rata-rata memperoleh penilaian positif dari siswa sehingga dapat dikatakan bahwa penerapan pembelajaran PBL berhasil dilaksanakan dengan baik. Data kemampuan metakognitif mengalami peningkatan sebelum dan sesudah perlakuan sebesar 0,36 (sedang). Peningkatan kemampuan metakognitif tertinggi di dapati dari aspek perencanaan yaitu 0,42 (sedang), dan hasil sebaliknya didapat dari aspek kemampuan metakognitif dalam hal pelaksanaan yang hanya mendapat 0,29 (rendah). Dari hasil analisis data pre-test dan post-test yang di analiasis menggunakan uji paired simple t-test didapati t tabel (Pada a = 5% dengan db = 33-1 = 32 diperoleh t(0.95)(32)) didapati sebesar 2,04. Oleh karena t hitung (19, 34)  > t tabel (2,04) maka dapat disimpulkan bahwa terdapat pengaruh yang nyata antara pembelajaran biologi berbasis PBL terhadap kemampuan metakognitif siswa, atau boleh dikatakan bahwa pembelajaran PBL efektif untuk meningkatkan kemampuan metakognitif siswa.   Kata kunci: Metakognitif. Problem Based Learning