Penelitian ini bertujuan mengembangkan dan menguji validitas, kepraktisan, serta efektivitas model pembelajaran Pendidikan Agama Islam (PAI) berbasis Eco-Pesantren yang dikontekstualisasikan untuk wilayah Muara Bungo, Kabupaten Bungo, Provinsi Jambi. Metode penelitian menggunakan Research and Development (R&D) mengadaptasi model Borg & Gall yang disederhanakan menjadi tujuh tahap utama. Subjek penelitian meliputi lima guru PAI, tiga puluh santri tingkat menengah, serta empat validator ahli (dua dosen PAI, satu ahli pendidikan lingkungan, satu ahli desain pembelajaran). Instrumen pengumpulan data terdiri atas lembar validasi ahli, angket kepraktisan, tes literasi ekologis, pedoman observasi implementasi, dan wawancara semi-terstruktur. Analisis data menggunakan pendekatan campuran: validitas isi diukur dengan koefisien Aiken’s V, reliabilitas instrumen dengan Cronbach’s α, peningkatan hasil belajar diuji menggunakan N-Gain dan paired t-test, sementara data kualitatif dianalisis secara tematik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa model yang dikembangkan memenuhi kriteria valid (V = 0,88), praktis (skor kepraktisan guru 4,15/5,00 dan santri 4,22/5,00), serta efektif meningkatkan literasi ekologis santri (N-Gain = 0,71 kategori tinggi, p < 0,01) dan pemahaman kontekstual PAI. Model ini mengintegrasikan lima fase pembelajaran: (1) eksplorasi nilai tauhid-ekologis, (2) identifikasi masalah lingkungan lokal, (3) perancangan proyek pesantren hijau, (4) implementasi dan monitoring partisipatif, serta (5) refleksi spiritual-evaluasi komunitas. Temuan ini menjawab kesenjangan antara pendekatan PAI yang masih tekstual-doktriner dengan kebutuhan aktual pendidikan keberlanjutan di wilayah yang mengalami tekanan ekologis akibat ekspansi perkebunan dan degradasi Daerah Aliran Sungai (DAS). Model ini direkomendasikan untuk diadopsi dalam kurikulum pesantren dan sekolah keagamaan, serta dikembangkan lebih lanjut melalui studi longitudinal dan replikasi di konteks geografis berbeda.