Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui: (1) manakah yang menghasilkan prestasi belajar matematika lebih baik antara siswa yang menggunakan pembelajaran kooperatif tipe TGT, pembelajaran kooperatif tipe TAI, dan pembelajaran langsung; (2) manakah yang memiliki prestasi belajar matematika lebih baik, siswa dengan motivasi berprestasi tinggi, sedang atau rendah; (3) pada siswa dengan masing-masing motivasi berprestasi tinggi, sedang atau rendah manakah yang menghasilkan prestasi lebih baik, yang mendapat pembelajaran dengan menggunakan pembelajaran kooperatif tipe TGT, TAI, atau pembelajaran langsung; dan (4) pada masing-masing pembelajaran kooperatif tipe TGT, TAI, dan pembelajaran langsung, siswa dengan motivasi berprestasi tinggi, sedang atau rendah yang memiliki prestasi belajar matematika lebih baik. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental semu dengan desain faktorial 3x3. Populasi dalam penelitian ini adalah siswa kelas VIII SMP Negeri di Kabupaten Wonogiri tahun pelajaran 2013/2014. Pengambilan sampel dilakukan secara Stratified Cluster Random Sampling. Sekolah yang menjadi sampel adalah SMP Negeri 1 Purwantoro, SMP Negeri 1 Jatisrono, dan SMP Negeri 2 Puhpelem dengan jumlah 299 siswa. Tehnik pengumpulan data dengan menggunakan dokumentasi, tes prestasi dan angket. Analisis data menggunakan Analisis Variansi (ANOVA) dua jalan sel tak sama dengan taraf signifikansi 5%. Hasil penelitian menunjukkan: (1) Siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TGT mempunyai prestasi belajar lebih baik daripada siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TAI dan langsung, dan siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TAI mempunyai prestasi yang lebih baik daripada siswa yang mendapat pembelajaran langsung; (2) Siswa dengan motivasi berprestasi tinggi mempunyai prestasi yang lebih baik daripada siswa dengan motivasi berprestasi sedang dan rendah, siswa dengan motivasi berprestasi tinggi mempunyai prestasi yang lebih baik dari pada siswa dengan motivasi berprestasi rendah; (3) Pada masing-masing jenis motivasi berprestasi menunjukkan bahwa siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TGT mempunyai prestasi belajar yang lebih baik daripada siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TAI dan langsung, dan siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TAI mempunyai prestasi yang lebih baik daripada siswa yang mendapat pembelajaran langsung; (4) Pada tiap-tiap jenis model pembelajaran menunjukkan bahwa siswa dengan motivasi berprestasi tinggi mempunyai prestasi yang lebih baik daripada siswa dengan siswa dengan motivasi berprestasi sedang dan rendah, siswa dengan motivasi berprestasi sedang mempunyai prestasi yang lebih baik daripada siswa dengan motivasi berprestasi rendah. Kata Kunci: Pembelajaran kooperatif tipe TGT, TAI, pembelajaran langsung dan motivasi berprestasi