Tujuan penelitian ialah untuk meningkatkan hasil belajar dan kemampuan berpikir kritis peserta didik kelas X pada materi ekosistem melalui implementasi model Project Based Learning. Penelitian menggunakan metode Penelitian Tindakan Kelas (PTK) yang dilaksanakan dua siklus. Setiap siklus terdiri dari dua pertemuan yang meliputi tahap perencanaan, tindakan, observasi, dan refleksi. Hasil penelitian memperlihatkan adanya peningkatan yang nyata dalam hasil belajar dan kemampuan berpikir kritis peserta didik. Nilai kognitif produk meningkat dari ratarata 69,83 pada siklus I menjadi 87,24 pada siklus II, nilai kognitif proses dari 70,66 menjadi 77,32. Nilai afektif dari aspek beriman (75,86% menjadi 76,72%), gotong royong (74,14% menjadi 81,90%), bernalar kritis (64,66% menjadi 76,72%), kreatif (63,79% menjadi 80,17%), dan mandiri (72,41% menjadi 81,90%). Nilai psikomotor dari 70,17% menjadi 77,07%. Kemampuan berpikir kritis meningkat dari 70,80 menjadi 77,47. Respon peserta didik terhadap pembelajaran sangat positif dengan skor 90,26%. Implementasi model Project Based Learning efektif dalam meningkatkan hasil belajar dan kemampuan berpikir kritis peserta didik kelas X pada materi ekosistem