Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan Higher Order Thinking Skills pada aspek kemampuan Problem Solving siswa di kelas X-A SMA Negeri SBBS Gemolong tahun ajaran 2013/2014 melalui penerapan model pembelajaran Problem Based Learning dengan memanfaatkan potensi lokal. Penelitian ini termasuk dalam penelitian tindakan kelas yang dilaksanakan dalam 3 siklus. Indikator ketercapaian target penelitian ini diukur dengan performance assement menggunakan indikator Identify, Define, Explore, Act, and Look back (IDEAL) yang terdiri dari penilaian IDEAL proses dan IDEAL produk. Teknik pengumpulan data adalah dengan tes, observasi, wawancara, angket, dll. Validitas data menggunakan teknik triangulasi metode. Analisis data menggunakan deskriptif kualitatif. Hasil penelitian menunjukkan bahwa model pembelajaran Problem based Learning dengan memanfaatkan potensi lokal yang ada di sekitar lingkungan sekolah mampu meningkatkan kemampuan Problem Solving dari prasiklus hingga siklus 3. Peningkatan rata-rata menggunakan skala 0-1 diperoleh nilai kelima aspek Problem Solving paling tinggi dicapai pada siklus 3 yaitu skor indikator Ideal 95, skor indikator Define 86, skor Explore 84, skor Act 90, skor Look back sebesar 81. Dari hasil analisis diketahui bahwa target penelitian telah tercapai dengan persentasi 100%. Kesimpulan yang dapat diambil adalah penerapan model pembelajaran Problem Based Learning dengan memanfaatkan potensi lokal mampu meningkatkan Kemampuan Problem Solving siswa SMA Negeri SBBS Gemolong Tahun Pelajaran 2013/2014. Kata kunci: Problem Solving, Problem Based Learning, potensi lokal, IDEAL Problem Solver.