Keterampilan berpikir kritis merupakan keterampilan berpikir secara mendalam dan logis dengan berbagai kegiatan ilmiah untuk mengambil keputusan. Penelitian ini bertujuan untuk (1) mengetahui ada tidaknya perbedaan model pembelajaran Group Discovery Learning (GDL) terhadap keterampilan berpikir kritis siswa; (2) mengetahui ada tidaknya perbedaan kemampuan akademik siswa terhadap keterampilan berpikir kritis siswa; (3) mengetahui ada tidaknya interaksi antara model pembelajaran Group Discovery Learning (GDL) dan kemampuan akademik terhadap Keterampilan berpikir kritis siswa.

         Jenis penelitian menggunakan quasi experiment (eksperimen semu). Desain penelitian yaitu posttest-only nonequivalent control group design dengan menggunakan kelas kontrol atau tanpa perlakuan dan kelas eksperimen yang diberi perlakuan dengan menerapkan model pembelajaran group discovery learning (GDL). Populasi dalam penelitian yaitu seluruh siswa kelas X MIPA SMA Negeri 1 Sukoharjo. Subjek penelitian diambil dengan teknik pengambilan sampel simple random sampling yang telah memenuhi uji normalitas dan homogenitas. Sampel penelitian adalah kelas X MIPA 5 sebagai kelas kontrol dan X MIPA 2 sebagai kelas eksperimen. Teknik pengumpulan data menggunakan tes (tes essay) dan non tes (dokumentasi dan observasi). Uji prasyarat analisis data menggunakan uji normalitas dan homogenitas, dan uji hipotesis menggunakan uji-t dan anova dua jalur dilanjutkan dengan uji LSD.

         Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (1) ada perbedaan yang signifikan model pembelajaran Group Discovery Learning terhadap keterampilan berpikir kritis siswa dengan nilai signifikasi 0,001 (sig. < ?=0,05); (2) ada perbedaan yang signifikan kemampuan akademik siswa terhadap keterampilan berpikir kritis siswa dengan nilai signifikasi 0,000 (sig. <  ?=0,05); (3) tidak ada interaksi antara model pembelajaran Group Discovery Learning (GDL) dan kemampuan akademik terhadap Keterampilan berpikir kritis siswa.