Salah satu kemampuan yang penting dalam pembelajaran matematika adalah kemampuan pemecahan masalah. Pemecahan masalah dalam pembelajaran matematika harus dikembangkan, siswa harus dibiasakan untuk memecahkan masalah dalam proses pembelajaran. Kenyataannya siswa memiliki kemampuan pemecahan masalah matematis yang tergolong rendah. Oleh karena itu, diperlukan suatu model pembelajaran yang dapat meningkatkan kemampuan pemecahan masalah matematis siswa salah satunya yaitu model Think Talk Write. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui peningkatan kemampuan pemecahan masalah matematis siswa setelah diterapkan model pembelajaran Think Talk Write. Metode penelitian yang digunakan adalah eksperimen dengan design one-group pretest-posttest. Populasi pada penelitian ini adalah siswa kelas XI SMA Negeri 5 Banda Aceh dengan pemilihan sampel menggunakan teknik random sampling. Dari 5 kelas yang ada, terpilih satu kelas eksperimen yaitu kelas XI-IPA 2. Instrumen penelitian yang digunakan terdiri dari instrumen utama yaitu soal tes, dan instrumen pendukung yaitu RPP dan LKPD. Kemudian dianalisis dengan menggunakan uji-t (paired sample t-test). Hasil pengolahan data penelitian uji n-gain dan uji-t pihak kanan, diperoleh bahwa hasil rata-rata angka n-gain pada kelas eksprimen yakni 0,69 dari hasil tersebut terlihat bahwa peningkatan kemampuan pemecahan masalah matematis termasuk kategori sedang. Kemudian diperoleh t_hitung > t_tabel yaitu 21,19>1,70 maka H_0 ditolak dan H_1 diterima. Sehingga dapat disimpulkan bahwa terdapat peningkatan kemampuan pemecahan masalah matematis siswa setelah diterapkan model pembelajaran Think Talk Write. Peningkatan tersebut terjadi karena model pembelajaran ini sangat memperhatikan tahapan berpikir siswa dalam memahami masalah, dan berdiskusi sesama teman kelompok serta siswa mampu untuk menjelaskan dan menyelesaikan permasalahan yang diberikan.