Abtract: The purpose of this study was to determine the effect of learning model and critical thinking skill towards the learning outcomes of natural science. This research conducted in SDN Menteng 02, Central of Jakarta on fifth grade in academic year 2015 / 2016, by using simple random sampling technique was done to 60 students. The data is collected by test and analyzed by using analysis variant ( ANAVA) two way design with treatment by level 2x2. Based on the results and discussion, it concluded that (1) the learning outcomes of students taught by using inquiry training model are higher than students taught by using group investigation model, (2) there is interaction effect between the application of learning model and critical thinking skill towards learning outcomes of natural science, (3) the learning outcomes of students taught by using inquiry training model are higher than students taught by using group investigation model on group of the students who have high critical thinking skill, and (4) the learning outcomes of students taught by using inquiry training model are lower than students taught by using group investigation model on group of the students who have low critical thinking skill. The result of this research indicates that inquiry training model with critical thinking skill able to improve learning outcomes of natural science.Keywords: inquiry training, group investigation, critical thinking skill, and learning outcomes of natural science.Abstrak: Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh model pembelajaran dan kemampuan berpikir kritis terhadap hasil belajar Ilmu Pengetahuan Alam. Penelitian ini dilaksanakan di Sekolah Dasar Negeri Menteng 02, Jakarta Pusat pada kelas V tahun pelajaran 2015/2016 dengan menggunakan teknik simple random sampling yang telah dilakukan kepada 60 siswa. Pengambilan data diperoleh melalui tes dan dianalisis menggunakan analisis varian (ANAVA) dua jalan dengan desain treatment by level 2x2. Berdasarkan hasil dan pembahasan, diperoleh kesimpulan bahwa (1) hasil belajar Ilmu Pengetahuan Alam antara siswa yang diajarkan menggunakan model inquiry training lebih tinggi dari siswa yang diajarkan menggunakan model group investigation, (2) terdapat pengaruh interaksi antara penerapan model pembelajaran dan kemampuan berpikir kritis terhadap hasil belajar Ilmu Pengetahuan Alam siswa, (3) hasil belajar Ilmu Pengetahuan Alam antara siswa yang diajarkan menggunakan model inquiry training lebih tinggi dari siswa yang diajarkan menggunakan model group investigation pada kelompok siswa yang memiliki kemampuan berpikir kritis tinggi, dan (4) hasil belajar Ilmu Pengetahuan Alam antara siswa yang diajarkan menggunakan model inquiry training lebih rendah dari siswa yang diajarkan menggunakan model group investigation pada kelompok siswa yang memiliki kemampuan berpikir kritis rendah. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa model inquiry training dengan kemampuan berpikir kritis mampu meningkatkan hasil belajar Ilmu Pengetahuan Alam siswa.Kata kunci : inquiry training, group investigation, kemampuan berpikir kritis, dan hasil belajar Ilmu Pengetahuan Alam