Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui: (1) perbedaan kemampuanmemahami konsep IPA antara siswa yang diajar dengan model pembelajaran TwoStay Two Stray (TSTS) dan siswa yang diajar dengan model pembelajaran StudentTeams Achievement Division (STAD), (2) perbedaan kemampuan memahamikonsep IPA antara siswa yang memiliki motivasi belajar tinggi dan siswa yangmemiliki motivasi belajar rendah, (3) interaksi antara model pembelajaran danmotivasi belajar terhadap kemampuan memahami konsep IPA. Penelitian ini termasuk penelitian kuantitatif eksperimental dengan desainpenelitian 2x2 faktorial. Populasi dalam penelitian ini meliputi seluruh siswa kelasV SD Negeri di Kecamatan Wonogiri Kabupaten Wonogiri Tahun Pelajaran2015/2016. Pengambilan sampel dengan menggunakan teknik cluster randomsampling. Sampel dalam penelitian ini adalah siswa kelas V SD Negeri 1Wonoboyo yang berjumlah 20 siswa sebagai kelas eksperimen dan siswa kelas V SD Negeri 2 Wonoboyo yang berjumlah 20 siswa sebagai kelas kontrol. Teknikpengumpulan data menggunakan teknik tes untuk kemampuan memahami konsepIPA dan teknik angket untuk tingkat motivasi belajar. Teknik analisis data yangdigunakan adalah Analisis Variansi Dua Jalan dengan Sel Tak Sama. Uji prasyarat dalam penelitian ini menggunakan uji normalitas dengan uji Lilliefors dan ujihomogenitas dengan uji Bartlett. Hasil penelitian ini adalah: (1) ada perbedaan kemampuan memahamikonsep IPA antara siswa yang diajar dengan model pembelajaran Two Stay Two Stray (TSTS) dan siswa yang diajar dengan model pembelajaran Student TeamsAchievement Division (STAD), yang ditunjukkan dengan Fvi A = 6,26 > F=4,11; (2) ada perbedaan kemampuan memahami konsep IPA antara siswa yangmemiliki motivasi belajar tinggi dan siswa yang memiliki motivasi belajar rendah, yang ditunjukkan dengan FB = 50,47 > F= 4,11; (3) ada interaksi antaramodel pembelajaran dan motivasi belajar terhadap kemampuan memahamikonsep IPA, yang dibuktikan dengan nilai F0,05;1;36 AB = 4,29 > F= 4,11