Materi daur biogeokimia memerlukan model pembelajaran yang mendorong keaktifan sekaligus membantu memahami konsep abstrak. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh model discovery learning dipadu role playing terhadap keaktifan, hasil belajar kognitif, serta keduanya secara simultan. Penelitian kuantitatif ini menggunakan Quasi Experimental Design di SMA Negeri 2 Karanganyar, dengan kelas XE1 sebagai kelas eksperimen dan XE3 sebagai kelas kontrol yang dipilih melalui cluster random sampling. Data keaktifan diperoleh melalui lembar observasi, sedangkan hasil belajar kognitif melalui pretest dan posttest. Analisis data menggunakan independent sample t-test, ANCOVA, dan One-Way MANOVA dengan bantuan SPSS 27. Hasil penelitian menunjukkan terdapat pengaruh model discovery learning dipadu role playing terhadap keaktifan belajar dengan nilai sig. < 0,001, dengan rata-rata kelas eksperimen sebesar 46,77 dan kontrol sebesar 40,38. Hasil uji ANCOVA menunjukkan terdapat pengaruh model discovery learning dipadu role playing terhadap hasil belajar kognitif dengan nilai sig. 0,005, dengan rata-rata kelas eksperimen sebesar 87,08 dan kontrol sebesar 80,00. Hasil uji One-Way MANOVA menunjukkan terdapat pengaruh model discovery learning dipadu role playing terhadap keaktifan dan hasil belajar kognitif secara simultan dengan nilai sig. < 0,001. Berdasarkan hasil penelitian, model discovery learning dipadu role playing berpengaruh terhadap keaktifan dan hasil belajar kognitif siswa, baik secara terpisah maupun simultan.