Pembelajaran STEM (Science, Technologi, Engineering, and Mathematics) merupakan salah satu strategi dalam mengembangkan skill seperti kreativitas, inovatif, kolaborasi, dan pemecahan masalah. Salah satu pendekatan yang digunakan untuk mengimplementasikan pembelajaran STEM adalah dengan Engineering Design Process (EDP). Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis pemahaman konsep sains dan matematika melalui pembuatan sketsa pada tahap design dan redesign dalam pembelajaran STEM dengan pendekatan Engineering Design Process. Penelitian ini menggunakan metode penelitian kualitatif dengan pengumpulan data observasi, lembar activity, dokumentasi berupa rekaman audio dan video, dan wawancara semi terstruktur. Penelitian ini menggunakan teknik analisis tematik. Dengan memperoleh hasil bahwa pada pembelajaran informal siswa memiliki nilai rata-rata 90.25 yang mewakili konsep pemahaman sains berupa sumber energi, perubahan energi, dampak lingkungan dan solusi, pemilihan bahan isolator dan konduktor, dan perpindahan kalor. Kemudian untuk nilai rata-rata 97.5 mewakili konsep pemahaman matematika dalam selisih perubahan suhu, luas permukaan, dan hubungan luas permukaan dengan laju perpindahan kalor. Pada proses desain rata-rata level desain ada pada level 3, Lalu pada perbaikan desain atau redesign rata-rata level desain ada pada level 5. Dengan demikian, penelitian ini membuktikan bahwa pembelajaran STEM melalui pendekatan EDPberdampak positif terhadap persepsi siswa pada pemahaman konsep sains dan matematika.