Berdasarkan wawancara dan observasi di SMA Islam 1 Surakarta menunjukkan rendahnya rata-rata nilai Biologi, keterlambatan pengumpulan tugas, serta minimnya partisipasi dan kemandirian belajar siswa. Proses pembelajaran juga masih berpusat pada metode ceramah meskipun fasilitas sekolah sudah memadai. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penerapan model pembelajaran Guided Inquiry Learning dan Group Investigation terhadap hasil belajar kognitif siswa kelas X SMA Islam Surakarta. Metode yang digunakan adalah eksperimen dengan desain pretest-pretest control group design. Sampel terdiri dari tiga kelas yang dibagi menjadi dua kelas eksperimen dan satu kelas kontrol. Data hasil belajar dianalisis menggunakan uji normalitas, homogenitas, dan uji ANCOVA dilanjutkan dengan uji LSD. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kedua model pembelajaran tersebut efektif dalam meningkatkan hasil belajar kognitif siswa. Tidak terdapat perbedaan signifikan antara kedua model dalam meningkatkan hasil belajar, dilihat dari nilai signifikansi p = 0,939, yang menunjukkan bahwa tidak terdapat perbedaan yang signifikan antara kedua model pembelajaran tersebut.  Jika dilihat dari sisi angka, model Group Investigation menunjukkan selisih rata-rata yang sedikit lebih tinggi dibandingkan Guided Inquiry Learning, yaitu sebesar 7,21 dibanding 7,07. Namun keduanya lebih baik dibandingkan dengan metode pembelajaran konvensional. Implikasi penelitian ini mendukung penggunaan model pembelajaran yang berpusat pada siswa untuk meningkatkan kemampuan hasil belajar.