Penelitian ini bertujuan untuk: meningkatkan kemampuan literasi sains siswa kelas X MIPA 4 SMA Negeri 8 Surakarta Tahun Pelajaran 2017/2018 pada materi momentum dan impuls melalui penerapan model pembelajaran GI-GI (Group Investigation-Guided Inquiry). Jenis penelitian ini adalah Penelitian Tindakan Kelas (PTK). Subjek penelitian ini adalah 29 siswa kelas X MIPA 4 SMA Negeri 8 Surakarta semester genap Tahun Pelajaran 2017/2018. Data kemampuan literasi sains berupa aspek pengetahuan (knowledge), aspek kompetensi (competencies), dan aspek konteks (context) dikumpulkan dengan menggunakan tes kemampuan literasi sains sementara data aspek sikap (attitudes) dikumpulkan dengan menggunakan angket. Tindakan dalam penelitian ini dilakukan dalam 2 siklus. Setiap siklus terdiri dari tahap perencanaan, tindakan, observasi, dan refleksi. Hasil penelitian menunjukkan adanya peningkatan pada seluruh aspek kemampuan literasi sains siswa. Aspek pengetahuan pada prasiklus sebesar 49,34 %; siklus 1 sebesar 72,25 % dan siklus 2 sebesar 77,59 %. Hasil aspek kompetensi pada prasiklus sebesar 39,78 %; siklus 1 sebesar 68,80 %; dan siklus 2 sebesar 79,47 %. Hasil aspek konteks pada prasiklus sebesar 40,23 %; siklus 1 sebesar 83,91 %; dan siklus 2 sebesar 86,44 %. Sementara hasil aspek sikap pada prasiklus sebesar 60,26 %; siklus 1 sebesar 69,46 %; dan siklus 2 sebesar 77,01 %. Simpulan dari penelitian ini adalah penerapan model GI-GI (Group Investigation-Guided Inquiry) pada pembelajaran dapat meningkatkan kemampuan literasi sains siswa.