Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh pembelajaran Problem Based Learning berbasis sosioscientific issues terhadap kemampuan berpikir kritis dan hasil belajar kognitif siswa pada materi koloid. Penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif dengan metode eksperimen semu yang dilakukan terhadap 70 siswa kelas XI SMA N 1 Ngemplak tahun ajaran 2020/2021 dengan sistem cluster random sampling untuk menentukan kelas kontrol dan eksperimen. Pelaksanaan pembelajaran dilakukan dengan model pembelajaran PBL pada kelas kontrol dan PBL berbasis SSI pada kelaseksperimen. Pengumpulan data dilakukan melalui tes dengan instumen soal berbasis SSI terhadap kemampuan berpikir kritis dan hasil belajar kognitif siswa. Data yang diperoleh dianalisis menggunakan uji manova. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pembelajaran PBL berbasis SSI berbeda dengan PBL terhadap kemampuan berpikir kritis siswa. Hal ini ditunjukkan dengan nilai sig. pada test of between-subject effect sebesar 0,000 pada ? 0,05. Perbedaan paling signifikan terlihat pada indikator menganalisis argumen dimana ketercapaian pada kelas kontrol sebesar 65,71% dan 86,43% pada kelas eksperimen. Pembelajaran PBL berbasis SSI juga menunjukkan perbedaan dengan pembelajaran PBL terhadap hasil belajar kognitif siswa. Hal ini ditunjukkan dengan nilai sig. pada test of between-subject effect sebesar 0,000 pada ? 0,05. Perbedaan paling signifikan terdapat pada indikator membedakan koloid liofil dan liofob dengan ketercapaian 64,29% pada kelas kontrol dan 90% pada kelas eksperimen. Pada uji multivariat, secara keseluruhan pada Pillae Trace, Wilk Lambda, Hotteling Trace, dan Roy’s Largest Root menunjukkan adanya perbedaan signifikan antara PBL berbasis SSI dengan PBL biasa terhadap kemampuan berpikir kritis dan hasil belajar kognitif siswa secara simultan.