Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis relevansi pembelajaran STEM dengan pendekatan engineering design process terhadap keterampilan berpikir kritis siswa dan  mengevaluasi capaian kemampuan berpikir kritis siswa pada proses pembelajaran STEM dengan pendekatan engineering design process.
Metode penelitian ini menggunakan deskriptif kuantitatif tentang keterampilan berpikir kritis. Teknik pengumpulan data menggunakan observasi, penilaian guru dan kuisioner self assessment dengan instrumen observasi, instrumen lembar amatan dan instrumen kuisioner. Subjek penelitian ini adalah 7 siswa di Sekolah Alam Solo  Raya tingkat SMP yang ditentukan melalui purposive sampling. Analisis data dilakukan dengan menggunakan analisis tematik dan analisis deskriptif.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pembelajaran STEM dengan pendekatan engineering design process dapat memunculkan dan mendorong keterampilan berpikir kritis siswa pada setiap tahapan dan capaian nilai Critical Thinking Skill (CTS) siswa dalam pembelajaran STEM berdasarkan penilaian guru didapati bahwa pada pertemuan pertama, siswa dengan kemampuan CTS tinggi dengan presentase pencapaian 28,57% dan berkemampuan CTS sedang dengan presentase 71,43%. Pada pertemuan kedua siswa dengan kemampuan CTS tinggi dengan prsentase pencapaian 42,85% dan berkemampuan CTS sedang dengan presentase pencapaian 57,15%.  Adapun capaian siswa berdasarkan self assesment didapatkan  hasil nilai rata-rata  ke empat indikator yaitu evaluate, analysis, forming argument dan synthesis memiliki kategori sedang.
 
Kata kunci : Keterampilan Berpikir Kritis, Pendidikan STEM, Pendekatan engineering design process, Sekolah Menengah Pertama.