Kemampuan berpikir kritis adalah kemampuan menyelesaikan masalah yang mencakup kemampuan siswa untuk menganalisis pertanyaan, memfokuskan pertanyaan, mengidentifikasi asumsi, menentukan solusi masalah dan menuliskan jawaban atau solusi masalah, serta membuat kesimpulan dari solusi masalah yang telah diperoleh dan menentukan metode alternatif untuk menyelesaikan masalah. Kenyataannya kemampuan berpikir kritis siswa di MTsN 4 Banda Aceh masih tergolong rendah. Sehingga diperlukan suatu model pembelajaran yang dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa, yaitu model pembelajaran Problem Based Instruction. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui apakah kemampuan berpikir kritis siswa SMP/MTs melalui penerapan model pembelajaran PBI lebih baik dibandingkan dengan kemampuan berpikir kritis matematis melalui model konvensional. Peneliti menggunakan jenis Quasi Experimental Design. Populasi penelitian ini adalah seluruh seluruh siswa kelas VIII MTsN 4 Banda Aceh sedangkan untuk sampel yaitu siswa kelas VIII-1 sebagai kelas eksperimen dan siswa kelas VIII-3 sebagai kelas kontrol. Teknik pengambilan sampel yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan metode Random sampling. Teknik pengumpulan data menggunakan lembar tes kemampuan berpikir kritis matematis siswa. Hasil pengolahan data menggunakan statistic uji-t, dapat disimpulkan bahwa kemampuan berpikir kritis matematis siswa yang diajarkan dengan model PBI lebih baik dibandingkan dengan kemampuan berpikir kritis matematis yang diajarkan dengan pembelajaran konvensional.