ABSTRAKPenelitian ini bertujuan untuk mengetahui adanya pengaruh penggunaan model Project Based Learning terintegrasi STEM (PjBL-STEM) terhadap kemampuan berpikir tingkat tinggi siswa.  Penelitian ini menggunakan metode penelitian quasi experiment dengan two group post test only design. Subyek penelitian adalah siswa kelas XI MIPA SMA Negeri 3 Surakarta tahun pelajaran 2018/2019 sebanyak 7 kelas. Sampel diambil menggunakan teknik pengambilan sampel cluster random sampling dengan dipilih dua kelas yaitu kelas XI MIPA 4 dan XI MIPA 5 dengan siswa sebanyak 62 siswa. Data penelitian diperoleh melalui tes soal two-tier multiple choice. Teknik analisis data yang digunakan yaitu analisis uji-t pihak kanan.  Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan model PjBL-STEM berpengaruh lebih baik dari model PjBL terhadap kemampuan berpikir tingkat tinggi siswa. Hal ini ditunjukkan dengan hasil uji-t pihak kanan yang diperoleh harga t hitung = 3,428 dan harga t tabel = 2.000. Jadi, t hitung > t tabel. Keputusan uji adalah H0 ditolak dan diperoleh kesimpulan penggunaan model pembelajaran PjBL-STEM berpengaruh lebih baik dari model PjBL terhadap kemampuan berpikir tingkat tinggi siswa. Hal ini didukung dengan rata-rata nilai kemampuan berpikir tingkat tinggi kelas PjBL-STEM sebesar 70,09 dan kelas PjBL hanya sebesar 60,09. Kata kunci : Project Based Learning, STEM, kemampuan berpikir tingkat tinggi