Penelitian ini bertujuan untuk: 1) Mengembangkan komponen utama dan karakteristik dari model CSIL yang terintegrasi SSI. 2) Mengukur tingkat kelayakan model pembelajaran CSIL yang terintegrasi SSI yang meliputi kevalidan, reliabilitas, dan kepraktisan. 3) Menganalisis sejauh mana model CSIL yang terintegrasi dengan SSI dapat memberdayakan keterampilan berpikir kritis siswa SMA. Penelitian pengembangan model CSIL-SSI ini menggunakan prosedur Borg and Gall yang terdiri 10 tahap yaitu: 1) Research and Information Collecting (Penelitian dan Pengumpulan Informasi Awal), 2) Planning (Perencanaan), 3) Develop Preliminary Form of Product (Pengembangan Produk Awal), 4) Preliminary Field Testing (Uji Coba Awal / Terbatas), 5) Main Product Revision (Revisi Produk Awal), 6) Main Field Testing (Uji Coba Skala Menengah), 7) Operational Product Revision (Revisi Produk Skala Menengah), 8) Operational Field Testing (Uji Coba Skala Luas), 9) Final Product Revision (Revisi Produk Akhir), 10) Dissemination and Implementation (Diseminasi dan Implementasi). Analisis data dilakukan melalui beberapa tahap: (1) Focus Group Discussion (FGD) dengan 9 ahli untuk merumuskan rasionalitas model; (2) kevalidan isi divalidasi oleh 9 pakar; (3) kevalidan konstruk dan analisis butir item instrumen berpikir kritis diuji menggunakan second-order confirmatory factor analysis (SOCFA) dengan subjek 212 siswa SMA; (4) keterlaksanaan model dianalisis melalui observasi dan perhitungan reliabilitas antarpenilai (Cohen’s kappa); (5) kelayakan model diuji menggunakan paired-sample t-test dan keefektifan model menggunakan ANOVA, serta dihitung effect size; (6) kepraktisan model dievaluasi berdasarkan tanggapan guru dan siswa melalui angket. Hasil penelitian menunjukkan bahwa model CSIL-SSI memiliki karakteristik khas yang mengaitkan pembelajaran sains dengan konteks sosial dan budaya siswa secara mendalam, sekaligus mendorong pengambilan keputusan berbasis data dan nilai. Dari sisi kelayakan, model ini dinyatakan valid secara isi dan konstruk, reliabel dalam implementasi (Cohen’s kappa = 0,769), dan didukung oleh instrumen evaluasi berpikir kritis yang memenuhi kriteria validitas dan reliabilitas statistik (SOCFA dan Cronbach’s Alpha 0,709–0,923). Dari sisi keefektifan, hasil uji paired-sample t-test dan ANOVA menunjukkan bahwa model CSIL-SSI secara signifikan lebih unggul dalam meningkatkan kemampuan berpikir kritis dibandingkan dengan model IBL dan pembelajaran konvensional, dengan nilai effect size yang besar (Cohen’s d > 2 dan η² > 0,5). Temuan ini konsisten di seluruh lokasi uji coba, serta diperkuat oleh respon positif dari guru dan siswa terhadap kepraktisan model. Dengan demikian, CSIL-SSI terbukti layak dan efektif diterapkan dalam pembelajaran sains abad ke-21.