Sebagian besar siswa di kelas III SD Negeri 1 Padangbulia belum mencapai tingkat ketuntasan belajar yang ditetapkan di sekolah ini yaitu 74. Dari kekurangan yang ada di lapangan tersebut, peneliti mengupayakan sebuah kajian ilmiah dengan melakukan penelitian tidnakan kelas. Tujuan penelitian yang dilakukan ini adalah untuk mengetahui apakah penerapan metode studi kasus dengan model pembelajaran problem based instruction dalam pelaksanaan proses belajar mengajar mampu meningkatkan hasil belajar siswa. Penelitian yang dilakukan dalam dua siklus menggunakan tahapan perencanaan, pelaksanaan, observasi/pengamatan dan refleksi pada setiap siklusnya memfokuskan pencairan datanya menggunakan tes hasil belajar dan melaksanakan analisis dengan analisis deskriptif. Setelah dilakukan refleksi, terjadi peningkatan hasil belajar siswa dari rata-rata nilai 59,32 meningkat menjadi 69,77 rata-rata kelasnya pada siklus I dan pada siklus II meningkat menjadi 83,18. Data tersebut menunjukkan keberhasilan pelaksanaan penelitian sesuai indikator yang dicanangkan. Akhirnya peneliti berkesimpulan bahwa penerapan metode studi kasus dengan model pembelajaran problem based instruction dalam pelaksanaan proses pembelajaran mampu meningkatkan hasil belajar mereka.