Penelitian ini dilatarbelakangi oleh rendahnya hasil belajar dan literasi sains peserta didik pada materi hidrokarbon akibat pembelajaran yang masih berpusat pada guru serta kurangnya penggunaan media pembelajaran yang inovatif. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan e-modul berbasis Problem Based Learning (PBL) yang valid, praktis, dan efektif dalam meningkatkan hasil belajar dan literasi sains peserta didik kelas XI. Penelitian ini merupakan penelitian pengembangan (Research and Development) dengan menggunakan model ADDIE yang meliputi tahap analyze, design, development, implementation, dan evaluation. Desain uji efektivitas menggunakan One Group Pretest–Posttest Design. Subjek penelitian adalah peserta didik kelas XI SMAN 1 Mandastana. Hasil penelitian menunjukkan bahwa e-modul berbasis PBL yang dikembangkan memiliki tingkat validitas sebesar 90,82% dengan kategori sangat valid. Kepraktisan e-modul berdasarkan respon guru, respon peserta didik, dan keterlaksanaan pembelajaran memperoleh persentase 95,93% dengan kategori sangat praktis. Keefektifan e-modul ditunjukkan oleh peningkatan hasil belajar dengan nilai N-Gain sebesar 0,96 dan literasi sains sebesar 0,89 yang termasuk kategori tinggi. Dengan demikian, e-modul berbasis PBL pada materi hidrokarbon dinyatakan layak digunakan sebagai media pembelajaran untuk meningkatkan hasil belajar dan literasi sains peserta didik.