Penelitian ini bertujuan untuk (1) Menganalisis kebutuhan dan potensi media pembelajaran geografi berbasis mobile augmented reality pada materi proyeksi peta di MAN 1 Surakarta; (2) Menganalisis kelayakan media pembelajaran geografi berbasis mobile augmented reality pada materi proyeksi peta di MAN 1 Surakarta; (3) Menganalisis keefektifan media pembelajaran geografi berbasis mobile augmented reality pada materi proyeksi peta di MAN 1 Surakarta. Penelitian dan pengembangan ini menggunakan model 4D Thiagarajan 1974 yang membagi prosedur penelitian menjadi 4 tahap besar, yaitu tahap define (pendefinisian), design (perancangan), develop (pengembangan), dan disseminate (penyebaran). Hasil penelitian ini adalah sebagai berikut: (1) kebutuhan dan potensi pengembangan media pembelajaran berbasis mobile augmented reality diperoleh melalui teknik wawancara dan angket yang dianalisis pada tahap pendefinisian, Hasil analisis tersebut menunjukkan bahwa baik peserta didik maupun pendidik memerlukan media pembelajaran baru yang mampu menyajikan materi proyeksi peta yang bersifat abstrak menjadi lebih konkret, interaktif dan mudah dipahami. Selain itu, potensi pengembangan media di MAN 1 Surakarta dinilai cukup besar jika dilihat dari ketersediaan sarana dan prasarana, keterbukaan, ketertarikan, dan kebutuhan peserta didik. (2) Hasil akhir media pembelajaran dinyatakan layak dengan nilai baik dan sangat baik, penilaian didasarkan atas uji validasi media, uji validasi materi, uji coba guru, serta uji coba kelompok kecil dan besar. (3) Hasil uji efektivitas media dengan uji-t dan uji N-Gain  menunjukkan bahwa media pembelajaran berbasis mobile augmented reality dalam meningkatkan kemampuan berpikir kritis pada materi proyeksi peta di MAN 1 Surakarta dinyatakan cukup efektif.