Model pembelajaran yang tepat dan self efficacy yang kuat berperan penting dalam meningkatkan kemampuan pemecahan masalah siswa. Model Creative Problem Solving dan Two Stay Two Stray merupakan alternatif yang dapat diterapkan untuk tujuan tersebut. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui: (1) manakah yang memberikan kemampuan pemecahan masalah yang lebih baik, pembelajaran dengan model Creative Problem Solving, Two Stay Two Stray, atau Problem Based Learning, (2) manakah yang menghasilkan kemampuan pemecahan yang lebih baik, siswa dengan self efficacy tinggi, sedang, atau rendah, (3) Ada tidaknya keterkaitan antara self-efficacy dengan kemampuan pemecahan masalah pada setiap model pembelajaran. (4)  Ada tidaknya keterkaitan antara model pembelajaran dengan kemampuan pemecahan masalah pada masing-masing tingkat self-efficacy. Penelitian ini merupakan eksperimen semu dengan desain faktorial 3 x 3. Populasi terdiri dari 324 siswa kelas X SMA Negeri 2 Sukoharjo tahun ajaran 2023/2024. Sampel diambil tiga kelas melalui cluster random sampling, terdiri dari dua kelas eksperimen dan satu kelas kontrol. Instrumen yang digunakan meliputi nilai akhir semester genap, angket self-efficacy, dan tes pemecahan masalah. Analisis data dilakukan menggunakan ANAVA dua jalur dengan sel tak sama. Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa (1) model pembelajaran Two Stay Two Stray memiliki kemampuan pemecahan masalah yang lebih baik daripada model pembelajaran Creative Problem Solving dan Problem Based Learning serta Creative Problem Solving memiliki kemampuan pemecahan masalah yang lebih baik daripada Problem Based Learning. (2) self-efficacy tinggi memiliki kemampuan pemecahan masalah yang lebih baik dibandingkan self-efficacy sedang, sedangkan self-efficacy sedang memiliki kemampuan pemecahan masalah lebih baik dibandingkan self-efficacy rendah. (3) pada setiap model pembelajaran, self efficacy tinggi memiliki kemampuan pemecahan masalah yang lebih baik daripada self efficacy sedang, self efficacy sedang memiliki kemampuan pemecahan masalah yang lebih baik daripada self efficacy rendah. (4) pada setiap self-efficacy, model pembelajaran Two Stay Two Stray dan Creative Problem Solving memiliki kemampuan pemecahan masalah yang lebih baik daripada model pembelajaran Problem Based Learning, Creative Problem Solving memiliki kemampuan pemecahan masalah yang lebih baik daripada Problem Based Learning.