National Council of Teachers of Mathematics menyatakan bahwa kemampuan pemecahan masalah matematika merupakan salah satu standar kemampuan yang harus dimiliki oleh siswa. Namun, banyak siswa yang tidak mampu memahami soal, kesulitan merencanakan bagaimana strategi atau rumus dalam penyelesaian soal. Dalam upaya mengatasi permasalahan tersebut peneliti melakukan penelitian terhadap kemampuan pemecahan masalah matematis siswa dengan menggunakan model pembelajaran model group investigation berbantuan media magic solution box. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui (1) perbedaan kemampuan pemecahan masalah matematis siswa yang menggunakan model pembelajaran group investigation berbantuan media magic solution box dengan yang menggunakan model direct learning; (2) efektivitas model pembelajaran group investigation berbantuan media magic solution box terhadap kemampuan pemecahan masalah matematis. Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif jenis quasi experiment (Non-equivalent Control Group Design). Teknik pengumpulan data menggunakan tes. Pengambilan sampel menggunakan teknik sampling jenuh, yaitu terdiri dari kelas V A sebagai kelas eksperimen dan kelas B sebagai kelas kontrol. Data hasil penelitian dianalisis menggunakan uji hipotesis uji independent sampel t- test dan uji N-Gain. Hasil analisa menunjukkan bahwa: (1) Hasil uji independent sample t-test diperoleh nilai post-test kelas eksperimen dan kontrol pada signifikansi (2-tailed) sebesar 0,000 yang kurang dari 0.05 maka terdapat perbedaan yang signifikan antara kemampuan pemecahan masalah siswa yang menggunakan model pembelajaran group investigation berbantuan media magic solution box dengan yang menggunakan model pembelajaran direct learning. (2) Hasil uji N-Gain% pada kelas eksperimen rata-rata sebesar 76.02% termasuk kriteria efektif, sedangkan pada kelas kontrol menunjukkan rata-rata nilai N-Gain sebesar 39,37% termasuk ke dalam kriteria tidak efektif.