Pendidikan abad ke-21 menuntut peserta didik memiliki kemampuan berpikir kritis, namun kemampuan tersebut masih tergolong rendah sehingga diperlukan penerapan model pembelajaran yang efektif untuk mengembangkannya. Penelitian ini bertujuan untuk menguji pengaruh model pembelajaran Collaborative Problem Solving for Environmental Issue-Based Socio-Scientific Issues (CPS-EIS) dan Inkuiri Terbimbing terhadap kemampuan berpikir kritis siswa pada materi Perubahan Lingkungan. Penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif dengan menggunakan desain quasi experiment pola pretest-posttest non-equivalent control group design yang dilaksanakan di SMA Negeri 1 Sukoharjo pada tahun ajaran 2025/2026. Populasi penelitian adalah seluruh siswa kelas X Fase E SMA Negeri 1 Sukoharjo. Sampel penelitian terdiri atas tiga kelas yang ditentukan menggunakan teknik cluster random sampling, yaitu kelas eksperiman I (X-E2) yang menerapkan model CPS-EIS, kelas eksperimen II (X-E3) yang menerapkan model Inkuiri Terbimbing, dan kelas kontrol (X-E1). Pengumpulan data dilakukan dengan metode tes dan non-tes. Metode tes meliputi soal pretest dan posttest kemampuan berpikir kritis, sedangkan metode non-tes meliputi observasi dan dokumentasi. Teknik validasi meliputi uji validitas berupa validitas isi dan konstruk serta uji reliabilitas. Analisis data dilakukan menggunakan uji prasyarat berupa uji normalitas, uji homogenitas, dan uji linearitas, kemudian dilanjutkan dengan uji ANCOVA dan uji lanjut Tukey (HSD) pada taraf signifikansi 5%. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa model pembelajaran memberikan pengaruh yang signifikan terhadap kemampuan berpikir kritis siswa pada materi Perubahan Lingkungan dengan nilai signifikansi sebesar 0,023 < 0,05. Hasil uji lanjut Tukey (HSD) menunjukkan bahwa kelas kontrol dan Inkuiri Terbimbing memiliki notasi yang sama sehingga tidak berbeda signifikan, sedangkan kelas CPS-EIS memiliki notasi berbeda yang menunjukkan kemampuan berpikir kritis siswa secara signifikan lebih tinggi dibandingkan kedua kelas tersebut. Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa penerapan model pembelajaran CPS-EIS dan Inkuiri Terbimbing berpengaruh terhadap kemampuan berpikir kritis siswa pada materi Perubahan Lingkungan, dengan model CPS-EIS menunjukkan hasil yang lebih optimal.