Penelitian ini bertujuan untuk (1) mengetahui pengaruh implementasi model pembelajaran STEM PjBL terhadap keterampilan argumentasi pada siswa kelas X SMA Negeri 2 Karanganyar dalam materi green chemistry, (2) mengetahui pengaruh implementasi model pembelajaran STEM PjBL terhadap keterampilan literasi berkelanjutan pada siswa kelas X SMA Negeri 2 Karanganyar dalam materi green chemistry, dan (3) mengetahui pengaruh implementasi model pembelajaran STEM PjBL terhadap sikap siswa terkait keterampilan argumentasi dan literasi berkelanjutan siswa kelas X SMA Negeri 2 Karanganyar pada materi green chemistry. Penelitian ini menggunakan metode penelitian mixed methods (kualitatif-kuantitatif) dengan model sequential explanatory. Sampel yang digunakan merupakan siswa kelas X E5 SMA Negeri 2 Karanganyar, yang diperoleh menggunakan teknik cluster random sampling. Teknik pengumpulan data menggunakan pretest dan posttest berupa 5 soal esai keterampilan argumentasi dan 8 soal pilihan ganda keterampilan literasi berkelanjutan. Selain itu, menggunakan angket, wawancara, dan lembar observasi. Uji hipotesis menggunakan statistik non parametrik Wilcoxon Signed Ranks Test. Hasil penelitian menunjukkan bahwa (1) terdapat pengaruh implementasi model pembelajaran STEM PjBL terhadap keterampilan argumentasi pada siswa kelas X SMA Negeri 2 Karanganyar dalam materi green chemistry yang ditunjukkan melalui hasil uji Wilcoxon dengan nilai signifikasi < 0>, (2) terdapat pengaruh implementasi model pembelajaran STEM PjBL terhadap keterampilan literasi berkelanjutan pada siswa kelas X SMA Negeri 2 Karanganyar dalam materi green chemistry yang ditunjukkan melalui hasil uji Wilcoxon dengan nilai signifikasi < 0>green chemistry yang ditunjukkan dengan adanya peningkatan sikap positif siswa terhadap implementasi model pembelajaran STEM PjBL, keterampilan argumentasi, dan literasi berkelanjutan pada siswa kelas X SMA Negeri 2 Karanganyar dalam materi green chemistry.