Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penerapan model pembelajaran PBL dengan pendekatan etnosains pada materi hidrolisis garam kelas XI SMA Negeri 3 Surakarta terhadap: (1) keterampilan berpikir kritis; (2) hasil belajar kognitif; dan (3) keterampilan berpikir kritis dan hasil belajar kognitif siswa. Metode penelitian ini merupakan deskriptif kuantitatif yang bersifat eksperimen semu (quasi experimental research). Desain penelitian ini yaitu posttest only nonequivalent control group design. Penentuan sampel dilakukan menggunakan cluster random sampling. Pengumpulan data menggunakan teknik tes (posttest) dan non-tes (observasi dan dokumentasi). Hasil penelitian didapatkan bahwa: (1) terdapat pengaruh penerapan model pembelajaran PBL dengan pendekatan etnosains pada materi hidrolisis garam kelas XI SMA N 3 Surakarta terhadap keterampilan berpikir kritis, dibuktikan dengan hasil uji t-test diperoleh nilai signifikansi <0,05 yaitu 0,003; (2) terdapat pengaruh penerapan model pembelajaran PBL dengan pendekatan etnosains pada materi hidrolisis garam kelas XI SMA N 3 Surakarta terhadap hasil belajar kognitif, dibuktikan dengan hasil uji t-test diperoleh nilai signifikansi <0,05 yaitu 0,007; dan (3) terdapat pengaruh penerapan model pembelajaran PBL dengan pendekatan etnosains pada materi hidrolisis garam kelas XI SMA N 3 Surakarta terhadap keterampilan berpikir kritis dan hasil belajar kognitif siswa, dibuktikan dengan hasil uji Multivariate Analysis of Variance (Manova) diperoleh nilai signifikansi <0,05 yaitu 0,007.