Penelitian ini bertujuan untuk (1) mengidentifikasi letak kesulitan belajar siswa, (2) mengidentifikasi kemampuan siswa dalam mengerjakan butir soal secara berjenjang, dan (3) mendeskripsikan self efficacy siswa dalam mengerjakan soal testlet stoikiometri kelas X SMAN 2 Surakarta. Penelitian ini menggunakan metode mixed methods. Data penelitian ini berasal dari kesulitan belajar yang dialami oleh siswa melalui respon jawaban siswa pada soal testlet yang diberikan yang bersifat berjenjang dan angket self efficacy yang diberikan setelah mengerjakan. Dalam pengambilan sampel menggunakan teknik sampling cluster random sampling. Data dikumpulkan dengan tes, angket, dan wawancara. Hasil penelitian menunjukkan bahwa siswa kelas X SMAN 2 Surakarta mengalami kesulitan belajar dalam menentukan massa unsur dari ilustrasi, menentukan persamaan reaksi pada ilustrasi mengenai aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, menentukan jumlah mol dan tekanan gas pada ilustrasi mengenai aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, menentukan kadar zat dalam sampel, dan menentukan pereaksi pembatas. Siswa yang dapat mengerjakan soal testlet secara berjenjang paling rendah sebesar 2,1% dan paling tinggi 61,1%. Siswa yang mengalami kesulitan belajar memiliki self efficacy yang rendah, siswa akan merasa tidak memiliki kemampuan, tidak memiliki kepercayaan diri, tergesa-gesa, dan cemas. Sedangkan siswa yang tidak mengalami kesulitan belajar cenderung memiliki self efficacy yang tinggi, siswa akan merasa memiliki kemampuan, kepercayaan diri, dan tenang ketika mengerjakan soal yang diberikan.