Pembelajaran IPA di SMP memerlukan bahan ajar yang inovatif dan berpusat pada siswa untuk mengembangkan kemampuan berpikir kritis secara optimal. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan modul pembelajaran berbasis Discovery Learning pada materi zat aditif buatan dalam makanan serta menguji tingkat validitas, kepraktisan, dan efektivitas modul dalam meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa SMP. Penelitian menggunakan metode penelitian dan pengembangan (Research and Development) dengan model ADDIE yang meliputi tahap analisis, perancangan, pengembangan, implementasi, dan evaluasi. Subjek penelitian adalah siswa kelas VIII SMP. Instrumen penelitian terdiri atas lembar validasi ahli materi, bahasa, dan media, angket respon guru dan siswa, serta tes kemampuan berpikir kritis berupa pretest dan posttest. Hasil penelitian menunjukkan bahwa modul yang dikembangkan berada pada kategori sangat valid berdasarkan penilaian para ahli dengan persentase kelayakan ahli materi sebesar 89% (sangat layak), ahli bahasa 84,33% (sangat layak), dan ahli media/desain 79% (layak), praktis berdasarkan respon guru dan siswa dengan rata-rata persentase respon guru sebesar 86% dan respon siswa sebesar 82,9% yang termasuk kategori sangat praktis, serta efektif dalam meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa yang ditunjukkan oleh peningkatan hasil belajar secara signifikan (uji t satu sampel t = 9,118; Sig. = 0,000), peningkatan nilai pretest ke posttest pada kelas eksperimen sebesar 21,88 poin lebih tinggi dibanding kelas kontrol 5,88 poin, serta hasil observasi kemampuan berpikir kritis siswa kelas eksperimen sebesar 87,1% (sangat baik) lebih tinggi dibanding kelas kontrol 68,6% (cukup). Dengan demikian, modul berbasis Discovery Learning pada materi zat aditif buatan dalam makanan layak digunakan sebagai bahan ajar pendukung pembelajaran IPA di SMP.