Keterampilan argumentasi ilmiah merupakan kompetensi esensial dalam pembelajaran sains. Meski demikian hasil asesmen intenasional PISA menunjukkan bahwa siswa Indonesia masih memiliki tantangan dalam mengembangkan keterampilan argumentasi ilmiah. Penelitian ini bertujuan untuk menguji perbedaan keterampilan argumentasi ilmiah siswa pada materi sistem ekskresi melalui penerapan model Guided Inquiry dan Argument-Driven Inquiry dibandingkan dengan model Discovery learning. Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif dengan metode kuasi eksperimen. Desain penelitian yang digunakan adalah Pretest-Posttest nonequivalent control group design. Populasi dalam penelitian ini adalah siswa kelas XI-1 sampai XI-6 SMA Batik 1 Surakarta tahun ajaran 2024/2025. Sampel dalam penelitian ini menggunakan tiga kelas XI SMA Batik 1 Surakarta yaitu XI-2 sebagai kelas eksperimen 1, XI-3 sebagai kelas eksperimen 2, dan XI-4 sebagai kelas kontrol yang dipilih menggunakan teknik purposive sampling berdasarkan pertimbangan tertentu yang relevan dengan tujuan penelitian. Data yang diperoleh dianalisis menggunakan uji non-parametrik Kruskal-Wallis dan dilanjutkan post hoc Dunn-Bonferroni. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat perbedaan keterampilan argumentasi ilmiah siswa pada materi sistem ekskresi yang diberi perlakuan menggunakan model Argument-Driven Inquiry, Guided Inquiry, dan Discovery Learning. Argument-Driven Inquiry menghasilkan peningkatan paling unggul karena sintaksnya menekankan pada konstruksi argumen berbasis bukti empiris, diskusi kolaboratif, dan revisi laporan. Penelitian ini memberikan kontribusi teoritis dalam pengembangan model pembelajaran inovatif serta manfaat praktis bagi guru dalam memilih strategi pembelajaran yang mendukung keterampilan abad 21, khusunya dalam meningkatkan keterampilan argumentasi ilmiah siswa.
