Kemampuan pemecahan masalah matematis merupakan salah satu kemampuan penting yang perlu dimiliki siswa dalam pembelajaran matematika. Upaya untuk meningkatkan kemampuan tersebut dapat dilakukan melalui penerapan model pembelajaran yang sesuai, salah satunya adalah Brain Based Learning dengan mempertimbangkan disposisi matematis siswa. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan kemampuan pemecahan masalah matematis antara siswa yang diajar menggunakan model pembelajaran Brain Based Learning (BBL) dan pembelajaran konvensional, kemudian mengetahui perbedaan kemampuan pemecahan masalah matematis berdasarkan tingkat disposisi matematis siswa, serta pengaruh interaksi antara model pembelajaran dan disposisi matematis terhadap kemampuan pemecahan masalah matematis siswa. Penelitian ini menggunakan desain factorial experiment dengan populasi seluruh siswa kelas X MAN 2 Kota Pekanbaru tahun ajaran 2025/2026. Sampel penelitian dipilih melalui teknik cluster random sampling, sehingga diperoleh kelas X.2 sebagai kelas eksperimen dan X.5 sebagai kelas kontrol. Teknik pengumpulan data meliputi tes, angket, observasi, dan dokumentasi. Instrumen penelitian berupa soal tes kemampuan pemecahan masalah matematis, angket disposisi matematis, lembar observasi, dan dokumentasi kegiatan penelitian. Data dianalisis menggunakan uji anova dua arah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat perbedaan kemampuan pemecahan masalah matematis antara siswa yang diajar menggunakan model pembelajaran Brain Based Learning dan pembelajaran konvensional. Selain itu, terdapat perbedaan kemampuan pemecahan masalah matematis berdasarkan disposisi matematis tinggi, sedang, dan rendah. Namun, tidak terdapat pengaruh interaksi antara model pembelajaran dan disposisi matematis terhadap kemampuan pemecahan masalah matematis siswa. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa model pembelajaran Brain Based Learning dan disposisi matematis secara mandiri berpengaruh terhadap kemampuan pemecahan masalah matematis siswa, tetapi keduanya tidak menunjukkan pengaruh interaksi.