Keterampilan berpikir kritis sangat penting untuk menentukan keputusan dalam memecahkan masalah. Untuk meningkatkan keterampilan berpikir kritis siswa, digunakan model PBL pada materi daur air. Metode penelitian yang dipakai yaitu metode eksperimen dengan desain pretest-posttest control group design. Populasi penelitian yaitu siswa kelas V di SD berkategori unggul berdasarkan rata-rata nilai UN IPA di Kec. Sumedang Selatan, serta sampel penelitian yaitu SDN Pasanggrahan II sebagai kelompok eksperimen dan SDN Pasanggrahan III sebagai kelompok kontrol. Instrumen yang digunakan terdiri dari instrumen tes yaitu tes keterampilan berpikir kritis bertujuan untuk mengetahui peningkatan keterampilan berpikir kritis, serta instrumen nontes berupa format observasi, jurnal harian siswa, catatan lapangan dan wawancara. Hasil yang diperoleh dari penelitian yaitu pembelajaran model PBL dan konvensional sama-sama meningkatkan keterampilan berpikir kritis tetapi pembelajaran model PBL lebih baik secara signifikan. Secara umum respon positif diberikan siswa terhadap pembelajaran model PBL.