Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mengetahui tingkat miskonsepsi, dan (2) mengidentifikasi miskonsepsi pada masing-masing subkonsep materi pokok Sistem Periodik Unsur (SPU) pada siswa kelas X E-3 dan X E-4 SMA Negeri 3 Surakarta tahun ajaran 2022/2023. Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif kualitatif dengan pendekatan studi kasus. Sumber data penelitian ini meliputi tes yaitu tes diagnostik three tier dengan certainty of response index, dan non-tes berupa wawancara. Pengumpulan data didapatkan dari hasil tes diagnostik, wawancara guru, dan wawancara siswa yang mengalami miskonsepsi. Teknik uji validitas yang digunakan adalah teknik triangulasi. Analisis data meliputi reduksi data, penyajian data, dan penarikan kesimpulan. Pada penelitian ini diperoleh hasil bahwa: (1) tingkat miskonsepsi materi SPU pada siswa kelas X E-3 dan X E-4 SMA Negeri 3 Surakarta tahun ajaran 2022/2023 adalah sebesar 45,37% (kategori sedang), (2) semua subkonsep pada materi SPU pada siswa kelas X E-3 dan X E-4 SMA Negeri 3 Surakarta tahun ajaran 2022/2023 terjadi miskonsepsi. Miskonsepsi yang terjadi pada subkonsep letak suatu unsur berdasarkan konfigurasi elektron, kecenderungan jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron, dan keelektronegatifan pada sistem periodik secara beturut yaitu 62% (tinggi), 38,4% (sedang), 33,3% (sedang), 49,5% (sedang), 43,5% (sedang)