Kemampuan scientific explanation masih sering diabaikan dalam proses pembelajaran, terutama pada pembelajaran bioteknologi khususnya materi fermentasi sehingga perlu untuk dilatihkan. Penyebab rendahnya kemampuan scientific explanation disebabkan karena kurang tepatnya penggunaan model pembelajaran. Oleh karena itu, digunakanlah model project-based learning terintegrasi STEM. Selain itu, pemodelan seperti pemodelan fermentasi juga mampu melatihkan kemampuan scientific explanation siswa. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penerapan model project-based learning terintegrasi STEM melalui pemodelan fermentasi terhadap kemampuan scientific explanation siswa. Penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif dengan desain penelitian pretest posttest non-equivalent control group design. Penelitian ini dilakukan di SMA Negeri 5 Surakarta pada bulan Desember 2023 hingga Juli 2024 dengan sampel penelitian kelas X-E7 dan X-E10. Teknik pengambilan sampel menggunakan cluster random sampling. Teknik pengumpulan data menggunakan tes, observasi, wawancara, angket, dan dokumentasi. Teknik validasi dilakukan menggunakan uji validitas, reliabilitas, daya beda soal, dan kesukaran soal. Data hasil penelitian dianalisis menggunakan uji ancova. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata kemampuan scientific explanation siswa yang menerapkan model project-based learning terintegrasi STEM melalui pemodelan fermentasi lebih tinggi dibandingkan siswa yang menerapkan model project-based learning. Berdasarkan hasil uji ancova, diperoleh hasil nilai signifikansi, yaitu 0,000 < 0> project-based learning terintegrasi STEM melalui pemodelan fermentasi berpengaruh terhadap kemampuan scientific explanation siswa. Kemudian, pengaruh yang diberikan termasuk dalam kategori sedang yang ditunjukkan pada perolehan nilai effect size sebesar 0,388. Dengan demikian, disimpulkan bahwa penerapan model project-based learning terintegrasi STEM melalui pemodelan fermentasi berpengaruh sedang terhadap peningkatan kemampuan scientific explanation siswa.