Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui adanya perbedaan kemampuan metakognitif antara model pembelajaran INSTAD dipadu peta konsep dan pembelajaran konvensional pada pembelajaran biologi siswa kelas X SMA Negeri 1 Sukoharjo tahun pelajaran 2012/2013. Penelitian ini merupakan metode penelitian Quasy experiment. Desain penelitian adalah Post-Test Only with Nonequivalent Control Group Design. Populasi penelitian ini adalah seluruh siswa kelas X SMA Negeri 1 Sukoharjo tahun pelajaran 2012/2013 yang terdiri dari 8 kelas dengan siswa sebanyak 255 orang. Teknik pengambilan sampel menggunakan cluster sampling. Sampel penelitian ini adalah kelas X1 sebagai kelas eksperimen dengan jumlah siswa sebanyak 32 dan kelas X2 sebagai kelas perbandingan dengan jumlah 31 siswa. Teknik pengumpulan data menggunakan tes uraian, lembar observasi, dokumen sekolah. Uji hipotesis menggunakan uji-t. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil uji-t nilai kemampuan metakognitif siswa diperoleh nilai sig < 0,05 yaitu 0,015. Rata-rata nilai kemampuan metakognitif siswa kelas eksperimen sebesar 80,85 lebih tinggi dibandingkan kelas perbandingan yaitu sebesar 75,94. Kesimpulan dari penelitian yaitu terdapat perbedaan kemampuan metakognitif siswa dalam pembelajaran biologi setelah diberi perlakuan dengan model pembelajaran INSTAD dipadu peta konsep siswa kelas X SMA Negeri 1 Sukoharjo. Kata kunci : INSTAD, Peta Konsep, Kemampuan Metakognitif