Tujuan: Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi keterkaitan antara disposisi matematis, self-regulated learning, dan kemampuan berpikir tingkat tinggi (HOTS) peserta didik yang mencakup kemampuan analisis serta reflektif, dengan motivasi sebagai variabel penghubung. Metode: Penelitian dilaksanakan menggunakan pendekatan kuantitatif berjenis ex post facto. Subjek yang dilibatkan berjumlah 110 peserta didik kelas X SMK 2 Mei Bandar Lampung pada tahun ajaran 2025/2026, yang ditentukan melalui teknik random sampling berdasarkan rumus Slovin dari total populasi 152 peserta didik. Instrumen pengumpulan data mencakup angket disposisi matematis, angket self-regulated learning, angket motivasi, serta tes kemampuan HOTS pada materi statistika. Hasil: Temuan penelitian mengungkapkan bahwa disposisi matematis dan self-regulated learning masing-masing memberikan pengaruh langsung yang positif dan signifikan terhadap motivasi. Akan tetapi, tidak ditemukan adanya pengaruh langsung yang signifikan dari disposisi matematis, self-regulated learning, maupun motivasi terhadap kemampuan HOTS. Motivasi terbukti memiliki peran sebagai mediator signifikan pada hubungan self-regulated learning dengan kemampuan HOTS, sementara peran mediasi tersebut tidak berlaku pada hubungan antara disposisi matematis dan kemampuan HOTS. Simpulan: self-regulated learning memberikan kontribusi terhadap kemampuan HOTS peserta didik melalui peran mediasi motivasi, sehingga diperlukan strategi pembelajaran yang mengintegrasikan penguatan self-regulated learning sekaligus motivasi guna meningkatkan kemampuan HOTS peserta didik.