Penelitian dilakukan untuk mengetahui efektivitas model Problem Based Learning dengan langkah Polya terhadap keterampilan berpikir kritis pada penyelesaian soal cerita matematika peserta didik kelas IV di gugus I Kecamatan Pasar Kliwon. Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif dengan metode eksperimen. Desain eksperimental yang digunakan adalah quasi eksperimen dengan jenis pretest posttest control group design. Instrumen yang digunakan berupa tes keterampilan berpikir kritis dengan bentuk soal cerita matematika. Teknik pengambilan sampel yang digunakan yakni probability sampling dengan jenis cluster random sampling. Teknik pengumpulan data yang digunakan berbentuk tes keterampilan berpikir kritis yang dilakukan sebelum perlakuan (pretest) dan setelah perlakuan (posttest). Teknik uji validitas menggunakan validitas isi dengan cara judgment expert dan validitas konstruk dengan uji coba instrumen penelitian. Analisis data menggunakan uji normalitas shapiro wilk, uji homogenitas levene, dan uji hipotesis yaitu independent sample t-test. Uji normalitas pada kelas kontol dan eksperimen memperoleh nilai yang lebih besar daripada taraf signifikansi, sehingga data berasal dari populasi yang berdistribusi normal. Nilai pada uji homogenitas lebih besar daripada taraf signifikansi, sehingga data berasal dari populasi yang homogen. Hasil uji hipotesis menunjukkan bahwa model Problem Based Learning dengan Langkah Polya efektif dalam mengembangkan keterampilan berpikir kritis, dengan nilai signifikansi kurang dari 0,001. Terdapat perbedaan rata-rata keterampilan berpikir kritis antara kelas kontrol dengan kelas eksperimen. Nilai rata-rata kelas kontrol sebesar 70,76, sedangkan kelas eksperimen sebesar 80,48. Dengan demikian, model PBL dengan Langkah Polya pada kelas eksperimen lebih efektif dibandingkan dengan model discovery learning pada kelas kontrol.