Tujuan penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi bagaimana pengaruh desain pembelajaran discovery learning berbasis LP terhadap (1)  level pemahaman siswa tentang konsep siklus karbon, dan (2) level keterampilan argumentasi siswa. Penelitian ini didesain menggunakan kuasi eksperimen, one group pretest-posttest. Subjek penelitian adalah siswa SMAN 1 Banyudono, yaitu kelas XI MIPA 1 (N=36) yang dipilih secara purposive, yaitu karena telah mempelajari ekosistem. Data dalam penelitian ini adalah data level pemahaman konsep dan kemampuan argumentasi siswa berdasarkan LP, yang dikumpulkan melalui tes tertulis tipe checkboard question berjumlah 10 butir soal, yang diberikan sebelum dan sesudah pembelajaran dalam bentuk pretes dan postes. Siswa memperoleh pembelajaran siklus karbon berbasis LP yang disertai dengan pelatihan argumentasi sebanyak tiga kali pertemuan. Instrumen pengukuran LP mengadopsi instrumen LP siklus karbon milik Jin & Anderson dan LP untuk keterampilan argumentasi diadopsi dari peneliti Stanford University. Validitas instrumen diperoleh berdasarkan penilaian ahli. Data hasil tes pengukuran LP siswa ditransformasi menjadi data interval menggunakan program MSI kemudian dianalisis menggunakan SPSS. Uji hipotesis dilakukan dengan uji-t berpasangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada uji hipotesis terhadap nilai pretes dan postes pemahaman konsep dan keterampilan argumentasi, diperoleh nilai p-value 0,00 < 0>discovery learning berbasis LP pada materi siklus karbon berpengaruh positif terhadap pemahaman konsep dan keterampilan argumentasi siswa.