Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui ada atau tidak adanya: 1) Perbedaan pengaruh antara penggunaan model Brain Based Learning (BBL) dan Problem Based Learning (PBL) terhadap hasil belajar siswa; 2) Perbedaan pengaruh antara kemampuan berpikir kritis siswa kategori tinggi dan rendah terhadap hasil belajar siswa; 3) Perbedaan pengaruh antara literasi sains siswa kategori berkembang dan kurang berkembang terhadap hasil belajar siswa; 4) Interaksi antara pengaruh penggunaan model BBL dan PBL dengan kemampuan berpikir kritis terhadap hasil belajar siswa; 5) Interaksi antara pengaruh penggunaan model BBL dan PBL dengan literasi sains terhadap hasil belajar siswa; 6) Interaksi antara kemampuan berpikir kritis dan literasi sains terhadap hasil belajar siswa; 7) Interaksi antara model BBL dan PBL, kemampuan berpikir kritis, serta literasi sains terhadap hasil belajar siswa.Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan desain factorial 2x2x2. Populasi pada penelitian ini adalah seluruh siswa kelas XI peminatan IPA di SMA Muhammadiyah Pontren Imam Syuhodo pada Tahun Ajaran 2024/2025. Sampel diambil menggunakan teknik cluster random sampling dan diperoleh sampel yaitu kelas XI 2 dan XI 3. Teknik pengumpulan data menggunakan metode tes. Uji Hipotesis dilakukan menggunakan uji anava dengan aplikasi SPSS versi 22.Berdasarkan analisis data dan pembahasan dapat ditarik kesimpulan: 1) Ada perbedaan pengaruh antara model BBL dan model PBL terhadap hasil belajar siswa; 2) Ada perbedaan pengaruh kemampuan berpikir kritis tinggi dan rendah terhadap hasil belajar siswa; 3) Ada perbedaan pengaruh literasi sains berkembang dan kurang berkembang terhadap hasil belajar siswa; 4) Ada interaksi antara pembelajaran fisika model BBL dan model PBL dengan kemampuan berpikir kritis tinggi dan rendah terhadap hasil belajar siswa; 5) Tidak ada interaksi antara pembelajaran fisika model BBL dan model PBL dengan literasi sains berkembang dan kurang berkembang terhadap hasil belajar siswa; 6) Tidak ada interaksi antara kemampuan berpikir kritis tinggi dan rendah dengan literasi sains berkembang dan kurang berkembang terhadap hasil belajar siswa; 7) Tidak ada interaksi antara pembelajaran fisika model BBL dan model PBL, kemampuan berpikir kritis tinggi dan rendah, serta literasi sains berkembang dan kurang berkembang terhadap hasil belajar siswa.