Keterampilan berpikir kritis siswa menjadi hal yang sangat penting untuk diperhatikan di masa kini. Perbedaan keterampilan berpikir kritis siswa menjadi permasalahan yang harus diselesaikan terutama dalam pembelajaran ilmu biologi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis perbedaan keterampilan berpikir kritis siswa pada model discovery learning yang dipadukan dengan card game eat & run dengan model discovery learning konvensional. Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret – Juli 2023 di SMA Negeri 1 Boyolali tahun akademik 2022/2023. Jenis penelitian yang digunakan adalah penelitian semu (Quasy experiment). Teknik pengambilan sampel dengan menggunakan teknik purposive sampling dengan cluster random sampling. Penelitian ini menggunakan variabel bebas berupa model pembelajaran discovery learning konvensional (X1) dan discovery learning dengan card game eat & run (X2), variabel terikat berupa keterampilan berpikir kritis siswa (Y), dan variabel moderator adalah kemampuan akademik siswa yang dibagi menjadi 3 kategori, yaitu kategori rendah, sedang, dan tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat perbedaan keterampilan berpikir kritis siswa dalam model discovery learning dipadukan card game “eat & run” dan discovery learning konvensional. Keterampilan berpikir kritis siswa tidak terdapat perbedaan oleh kemampuan akademik awal. Selain itu terdapat korelasi antara kemampuan akademik siswa dengan model discovery learning.