Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan kemampuan  literasi sains siswa kelas X dengan model PBL dan PBL-STEM pada materi lingkungan. Penelitian ini menggunakan metode quasi experiment. Populasi dalam penelitian ini adalah 7 kelas X MIPA di SMA Negeri 4 Surakarta Tahun Ajaran 2018/2019. Sampel yang terpilih adalah kelas X MIPA 5 dan X MIPA 7 dengan teknik pengambilan sampel cluster random sampling. Pengumpulan data dilaksanakan dengan teknik wawancara, observasi, dokumentasi, dan tes. Analisis data menggunakan uji hipotesis menggunakan uji t-tidak berpasangan untuk menentukan perbedaan rata-rata hasil dari kedua kelas sampel. Uji hipotesis didahului dengan uji prasyarat yaitu uji homogenitas dan uji normalitas untuk menentukan kelas sampel yang digunakan memiliki variansi homogen dan terdistribusi normal.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa ada perbedaan kemampuan literasi sains siswa kelas X dengan model PBL dibanding PBL-STEM pada materi lingkungan. Hasil uji hipotesis dapat diketahui bahwa sig. sebesar 0,000. Hasil p lebih kecil daripada 0,05 sehingga dinyatakan H0 ditolak. Data yang memperkuat hasil uji hipotesis ini adalah perbedaan nyata dari nilai rata-rata kedua kelas eksperimen sebesar 16,5 poin.

Kata kunci: problem based learning, STEM, kemampuan literasi sains, lingkungan