Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh dari model pembelajaran PjBL-STEAM terhadap: (1) keterampilan berpikir kritis siswa, (2) hasil belajar siswa, (3) keterampilan berpikir kritis siswa dan hasil belajar siswa. Teknik pengambilan sampel berupa cluster random sampling dengan 2 kelas terpilih sebagai kelas kontrol dan kelas eksperimen. Teknik pengumpulan data menggunakan hasil posttest yang berupa soal esai soal pilihan ganda. Hasil data penelitian kemudian diuji dengan uji statistik parametrik Multivariate Analysis of Variance (MANOVA). Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata hasil posttest keterampilan berpikir kritis dan hasil belajar siswa kelas eksperimen lebih besar daripada kelas kontrol. Berdasarkan hasil uji hipotesis didapatkan bahwa: (1) model pembelajaran PjBL-STEAM memiliki pengaruh terhadap keterampilan berpikir kritis siswa (Sig. 0,013<0,05), (2) model pembelajaran PjBL-STEAM memiliki pengaruh terhadap hasil belajar siswa (Sig. 0,023<0,05), dan (3) model pembelajaran PjBL-STEAM memiliki pengaruh terhadap keterampilan berpikir kritis dan hasil belajar siswa (Sig. 0,039<0,05).