Pendidikan memiliki peran krusial dalam menghasilkan sumber daya manusia yang berkualitas sehingga menjadi kunci untuk dapat mengikuti perkembangan pada era revolusi industri 4.0. Kemampuan abad 21, salah satunya literasi sains menjadi fokus utama dalam bidang pendidikan khususnya pada pendidikan IPA. Mengingat pentingnya literasi sains, maka diperlukan pembelajaran sains yang bisa meningkatkankan kemampuan tersebut, salah satunya dengan mengintegrasikan model pembelajaran Project Based Learning (PjBL) dengan Science, Technology, Engineering, dan Mathematics (STEM). Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh model pembelajaran PjBL terintegrasi STEM terhadap kemampuan literasi sains siswa kelas VII MTs Nurul Huda pada materi pencemaran lingkungan. Populasi penelitian ini adalah seluruh siswa kelas VII MTs Nurul Huda Sragen tahun pelajaran 2022/2023. Teknik sampling yang digunakan yaitu cluster random sampling dan diperoleh sampel penelitian kelas VII B sebagai kelas eksperimen dengan model pembelajaran PjBL-STEM dan kelas VII  D sebagai kelas kontrol dengan model pembelajaran PjBL-Saintifik. Desain penelitian yang digunakan yaitu one group pre test and postest control group design. Hasil uji hipotesis diperoleh thitung (3,244) > ttabel (1,672) yang berarti kemampuan literasi sains siswa kelas eksperimen lebih baik dari kelas kontrol. Hasil uji N-gain soal kemampuan literasi sains diperoleh rata-rata N-gain kelompok eksperimen sebesar 0,48 dan kelompok kontrol sebesar 0,36. Hal ini menunjukkan rata-rata kemampuan literasi sains kelas eksperimen lebih baik daripada kelompok kontrol. Pada penerapan model pembelajaran PjBL STEM terdapat kegiatan redesign yang tidak dilakukan di model pembelajaran PjBL yang membuat siswa belajar mengevaluasi hasil produk dan merancang ulang proyek sehingga menghasilkan produk terbaik. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa pengaruh model Project Based Learning terintegrasi STEM terhadap kemampuan literasi sains siswa pada materi pencemaran lingkungan lebih besar dibanding model PjBL-Saintifik.