Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan keterampilan berpikir kritis antara siswa yang menggunakan model group investigation, discovery learning, dan ceramah variatif pada materi perubahan lingkungan. Jenis penelitian ini adalah quasi-experinmental design dengan desain penelitian pretest-posttest non-equivalent control group design. Populasi penelitian ini adalah kelas X MIPA SMA Negeri 4 Surakarta serta sampel yang digunakan adalah kelas X MIPA 2 sebagai kelas eksperimen 1, kelas X MIPA 3 sebagai kelas eksperimen 2, serta kelas X MIPA 4 sebagai kelas control. Teknik yang digunakan untuk pengambilan sampel adalah teknik cluster random sampling sedangkan tenik pengumpulan data pada penelitian ini menggunakan tes uraian. Keterampilan berpikir kritis siswa diukur dengan instrument soal prates dan post test berupa soal essay yang masing-masing mewakili indikator keterampilan berpikir kritis. Soal yang diberikan diuji validitas dan reliabilitas dengan uji Pearson dengan hasil uji semua soal memiliki thitung > ttabel sehingga soal dinyatakan valid dan uji Alpha Cronbach’s dengan nilai r tabel 0,644 untuk prates dan 0,767 untuk pascates sehingga soal dinyatakan reliable dan layak digunakan. Analisis data menggunakan uji normalitas dan homogenitas sebagai uji prasyarat Jika data sudah dinyatakan normal dan homogen dilanjutkan dengan uji analisis kovarian (ANCOVA) dengan prates sebagai kovariat serta uji LSD sebagai uji lanjut. Hasil dari uji Ancova menunjukkan nilai keterampilan berpikir kritis kelas group investigation sebesar 72.9, kelas discovery sebesar 73.5, kelas kontrol sebesar 51.57. Berdasarkan hasil analisis covarian menunjukkan nilai sig. 0,000 < 0>