Penelitian ini bertujuan untuk (1) mendeskripsikan karakteristik modul berbasis STEM pada Materi Struktur Bumi dan Perkembangannya untuk meningkatkan literasi STEM Siswa SMP, (2) menganalisis peningkatan literasi STEM Siswa setelah menggunakan modul STEM yang dikembangkan, dan (3) mendeskripsikan respons guru dan siswa terhadap penggunaan modul STEM pada materi Struktur Bumi dan Perkembangannya. Metode penelitian yang digunakan adalah mixed methods dengan Exploratory Sequential Design (qual-quan) dengan penekanan pada fase kuantitatif (Quan Emphasize). Penelitian dilaksanakan dalam tiga fase. Fase pertama merupakan fase kualitatif untuk mengidentifikasi permasalahan pembelajaran dan kebutuhan bahan ajar. Fase kedua merupakan fase pengembangan yang dilakukan berdasarkan hasil fase kualitatif melalui tahapan perancangan, pengembangan, dan validasi ahli. Fase ketiga merupakan fase kuantitatif yang dilakukan melalui implementasi modul menggunakan desain One Group Pretest-Posttest untuk menganalisis peningkatan literasi STEM siswa. Pengambilan sampel dilakukan menggunakan teknik purposive sampling dengan sampel penelitian kelas VIII D SMP Negeri 20 Surakarta. Data penelitian dikumpulkan menggunakan wawancara, angket analisis kebutuhan siswa, STEM Literacy Questionnaire, studi dokumentasi, analisis bibliometrik, lembar validasi ahli, pretest-posttest literasi STEM, observasi, angket respons guru dan angket respons siswa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (1) modul IPA berbasis STEM yang dikembangkan memiliki karakteristik self-instructional, self-contained, stand alone, adaptive, user friendly, serta mengintegrasikan STEM melalui aktivitas penyelidikan, analisis data, pemanfaatan teknologi, dan proyek pemecahan masalah kontekstual pada materi Struktur Bumi dan Perkembangannya. Modul dinyatakan valid berdasarkan validasi ahli dengan koefisien validitas isi Gregory sebesar 1 dengan validitas sangan tinggi, serta memperoleh hasil uji coba respons siswa sebesar 82,61 % sehingga modul dinyatakan praktis; (2) penggunaan modul berbasis STEM mampu meningkatkan literasi STEM Siswa dengan nilai N-Gain sebesar 0,41 dengan kategori sedang. Peningkatan tersebut didukung oleh aktivitas STEM yang memberikan kesempatan kepada siswa untuk menganalisis fenomena kegempaan, menginterpretasikan seismogram, memanfaatkan teknologi, merancang, membuat, menguji, dan mengevaluasi model bangunan tahan gempa; dan (3) modul memperoleh respons guru sebesar 92,86% (sangat baik) dan siswa sebesar 81,89% (baik). Dengan demikian, modul IPA berbasis STEM yang dikembangkan dinyatakan valid, mampu meningkatkan literasi STEM siswa, dan memperoleh respons yang baik dari guru dan siswa.
