Penelitian bertujuan untuk meningkatkan aktivitas belajar biologi siswa Kelas X-2 SMA Muhammadiyah 1 Karanganyar Tahun Pelajaran 2013/2014 melalui penerapan model discovery learning. 
Penelitian merupakan penelitian tindakan kelas (Classroom Action Research) yang dilaksanakan dalam dua siklus. Setiap siklus terdiri dari 4 tahap yaitu perencanaan, tindakan, observasi, dan refleksi. Subjek penelitian adalah siswa Kelas X-2 SMA Muhammadiyah 1 Karanganyar Tahun Pelajaran 2013/2014. Data penelitian diperoleh melalui teknik tes dan non tes yang berupa lembar observasi, wawancara dan dokumentasi. Target yang ingin dicapai dalam penelitian yaitu mencapai 75% untuk setiap aspek aktivitas belajar. Data yang diperoleh dianalisis menggunakan teknik deskriptif kualitatif dan divalidasi menggunakan teknik triangulasi metode. 
Hasil penelitian menunjukkan bahwa persentase aktivitas belajar biologi siswa aspek aktivitas lisan prasiklus (31,94%), siklus I (69,50%), siklus II (75,00%), aspek aktivitas motorik prasiklus (25,46%), siklus I (77,00%), siklus II (79,33%), aktivitas mental prasiklus (31,02%), siklus I (72,26%), siklus II (79,81%), aktivitas emosional prasiklus (30,56%), siklus I (81,00%), siklus II (87,38%), aktivitas menulis prasiklus (46,30%), siklus I (77,00%), siklus II (80,77%), aktivitas mendengarkan prasiklus (36,11%), siklus I (76,00%), siklus II (82,41%), aktivitas menggambar prasiklus (27,78%), siklus I (63,00%), siklus II (78,70%), dan aktivitas visual prasiklus (32,47%), siklus I (72,00%), siklus II (78,70%). Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata capaian persentase aspek aktivitas belajar biologi siswa untuk prasiklus (32,47%), siklus I (73,47%), siklus II (80,26%). Kesimpulan dari penelitian adalah penerapan model discovery learning dapat meningkatkan aktivitas belajar biologi siswa Kelas X-2 SMA Muhammadiyah 1 Karanganyar Tahun Pelajaran 2013/2014. 
Kata kunci: Discovery learning, Aktivitas Belajar Biologi