Penelitian ini disebabkan oleh rendahnya kemampuan siswa dalam melakukan penalaran ilmiah, khususnya kemampuan membangun argumen yang mencakup klaim (claim), data/bukti (data/evidence), dasar (warrant), dan pendukung (backing), serta terbatasnya penerapan pembelajaran yang mendorong diskusi aktif dan pemikiran kritis. Penelitian ini bertujuan untuk mengungkap pengaruh penerapan model Pembelajaran Problem Based Learning yang memanfaatkan metode Think Pair Share terhadap kemampuan berargumen ilmiah tertulis siswa. Penelitian ini dilaksanakan pada semester ganjil tahun ajaran 2025/2026 di SMA Negeri 8 Surakarta, dengan menggunakan metode kuasi eksperimen (quasi experiment) melalui desain post-test only dengan kelompok non-ekuivalen. Sampel terdiri dari kelompok eksperimen Kelas XI F1 dan kelompok kontrol Kelas XI F3 yang dipilih melalui metode pengambilan sampel acak berkluster. Alat ukur penelitian ini adalah tes argumen ilmiah yang didasarkan pada indikator Toulmin (klaim, data/bukti, alasan, dan dukungan). Metode analisis data yang digunakan adalah uji normalitas, uji homogenitas, serta uji hipotesis dengan independent sample t-test. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata nilai kelas eksperimen lebih tinggi (86,36) dibandingkan kelas kontrol (77,48). Persentase capaian indikator pada kelas eksperimen juga lebih tinggi pada data (89%), warrant (84%), dan backing (76%), sedangkan claim pada kedua kelas sama (96%). Uji hipotesis menunjukkan nilai signifikansi sebesar 0,004 (< 0>