Kemampuan pemecahan masalah matematis merupakan salah satu kompetensi inti dalam pembelajaran matematika yang mencerminkan keterampilan berpikir kritis, kreatif, dan reflektif peserta didik. Penelitian ini bertujuan untuk menelaah secara sistematis penerapan pendekatan deep learning dalam pembelajaran matematika serta dampaknya terhadap kemampuan pemecahan masalah matematis. Metode yang digunakan adalah Systematic Literature Review (SLR) dengan tahapan identifikasi, seleksi, ekstraksi data, dan analisis tematik terhadap kajian ilmiah yang relevan. Berdasarkan proses seleksi, diperoleh 15 artikel yang memenuhi kriteria penelitian. Sumber data diperoleh dari jurnal nasional yang diakses melalui Google Scholar berbantuan aplikasi Publish or Perish, menggunakan kata kunci “deep learning” dan “kemampuan pemecahan masalah matematis” pada rentang tahun 2018–2026. Hasil kajian menunjukkan bahwa penerapan deep learning secara konsisten memberikan pengaruh positif dalam meningkatkan kemampuan pemecahan masalah matematis peserta didik di berbagai jenjang pendidikan melalui pembelajaran yang aktif, reflektif, dan kontekstual. Pendekatan ini menekankan tiga prinsip utama pembelajaran yaitu kesadaran penuh, bermakna, dan menyenangkan yang mendorong motivasi serta keterlibatan aktif peserta didik dalam proses pembelajaran. Temuan ini menegaskan bahwa deep learning merupakan strategi pembelajaran yang relevan untuk memperkuat keterampilan berpikir tingkat tinggi dan menjadi dasar konseptual bagi pengembangan desain pembelajaran matematika yang lebih inovatif. Meskipun demikian, keterbatasan kajian pada jumlah studi yang masih relatif sedikit dan belum sepenuhnya dapat memberikan gambaran yang komprehensif, sehingga diperlukan penelitian lanjutan dengan desain eksperimen maupun tindakan kelas untuk memperoleh rekomendasi praktis bagi pendidik.