Penelitian ini bertujuan untuk (1) mengembangkan teknologi augmented reality sebagai media pembelajaran interaktif pada materi sistem periodik unsur, (2) menganalisis kelayakan media pembelajaran augmented reality pada materi sistem periodik unsur berdasarkan penilaian para ahli materi, ahli media, praktisi pendidikan dan siswa, dan (3) menguji efektivitas media pembelajaran augmented reality terhadap kemampuan berpikir abstrak siswa. Penelitian ini adalah penelitian pengembangan (research and development) dengan model ADDIE meliputi tahap analisis, perancangan, pengembangan, penerapan, dan evaluasi. Subjek penelitian untuk menguji kelayakan media terdiri dari 2 orang ahli materi, 2 orang ahli media, 6 orang praktisi pendidikan, 10 siswa untuk uji coba terbatas, dan 32 siswa untuk uji coba skala menengah, dan subjek penelitian untuk uji efektifitas media terdiri dari 64 siswa yang dibagi dalam dua kelompok yaitu kelas kontrol dan kelas eksperimen. Teknik pengumpulan data berupa angket uji kelayakan media serta soal pretest dan posttest untuk uji efektifitas media. Data hasil wawancara yang diperoleh dianalisis secara deskriptif kualitatif, data hasil angket kelayakan media dianalisis secara deskriptif kuantitatif dan data hasil uji efektifitas dianalisis menggunakan analisis statistik Mann-Whitney dan stacking and racking Rasch model. Hasil penelitian menunjukkan bahwa (1) media pembelajaran augmented reality untuk meningkatkan kemampuan berpikir abstrak siswa sudah berhasil dikembangkan dengan spesifikasi APK dengan minimal android 6 dan RAM 1,5GB, (2) media pembelajaran augmented reality yang telah dikembangkan layak untuk digunakan berdasarkan dengan hasil penilaian oleh 2 orang ahli materi diperoleh presentase 83,63% dengan kategori baik, 2 orang ahli media bernilai 76,4% dengan kategori baik, 6 praktisi pendidikan bernilai 88,56% dengan kategori sangat baik serta uji coba terbatas 10 siswa memiliki presentase 87,1% dengan kategori sangat baik, sedangkan pada uji coba skala menengah diperoleh nilai sebesar 75,7% dengan kategori baik, (3) media pembelajaran augmented reality yang telah dikembangkan, efektif meningkatkan kemampuan berpikir abstrak siswa hal ini ditunjukkan dengan nilai N-gain pada kelas eksperimen sebesar 47,9% dengan kategori “cukup efektif” sedangkan pada kelas kontrol 7,5% dengan kategori “kurang efektif”. Peningkatan kemampuan berpikir abstrak tiap individu pada kelas kontrol lebih tinggi dilihat dari peningkatan nilai LVP (logit value person) dalam analisis stacking, dan penurunan nilai LVI (logit value item) yang lebih tinggi dalam analisis racking dibanding kelas kontrol.