Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui apakah terjadi peningkatan kemampuan berpikir kritis siswa melalui model Project Based Learning (PjBL) dengan pendekatan STEM pada materi kalor dan perpindahannya dan aspek berpikir kritis apakah yang memiliki persentase dengan nilai gain tertinggi melalui model Project Based Learning dengan pendekatan STEM pada materi kalor dan perpindahannya. Jenis penelitian adalah quasi eksperimen yang melibatkan kelas kontrol dan eksperimen. Sampel pada penelitian ini siswa kelas VII-1 dan VII-3 dengan jumlah masing-masing kelas sebanyak 28 orang siswa yang dipilih secara purposive sampling. Instrumen yang digunakan berupa tes kemampuan berpikir kritis yang telah divalidasi dalam bentuk tes essai berjumlah 12 soal yang memenuhi syarat validasi isi yaitu 0,377 sampai 0,563 dan memenuhi syarat reliabilitas sebesar 0,712. Dari hasil penelitian diperoleh data bersifat homogen. Pada uji normalitas data pretest dan posttest berdistribusi normal. Berdasarkan hasil analisis uji hipotesis posttest diperoleh sebesar 0,000 sehingga disimpulkan terdapat pengaruh model Project Based Learning dengan pendekatan STEM terhadap kemampuan berpikir kritis siswa kelas 7 pada materi kalor dan perpindahannya di MTs Cerdas Murni. Pada pengujian gain ternormalisasi diperoleh n-gain sebesar 77% kelas eksperimen dan sebesar 56% kelas kontrol sehingga disimpulkan bahwa kemampuan berpikir kritis siswa melalui penerapan model Project Based Learning dengan pendekatan STEM pada materi kalor dan perpindahannya memenuhi kriteria tinggi pada kelas eksperimen dan kategori sedang pada kelas kontrol. Hasil penelitian menunjukkan kemampuan berpikir kritis siswa yang memiliki persentase lebih tinggi adalah pada aspek memberikan penjelasan lebih lanjut yaitu sebesar 83%.