Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan kemampuan penalaran matematis siswa melalui pembelajaran Problem Based Learning (PBL) dibandingkan dengan pembelajaran biasa pada siswa kelas VII SMP Negeri 3 Tebing Tinggi. Penelitian dilakukan dengan menggunakan tes kemampuan penalaran matematis pada kelas eksperimen (PBL) dan kelas kontrol (pembelajaran biasa). Hasil uji hipotesis menggunakan uji-t menunjukkan bahwa thitung > ttabel yaitu 2,014 > 2,010, sehingga Ho ditolak dan Ha diterima. Hal ini menunjukkan bahwa kemampuan penalaran matematis siswa yang diajar dengan model PBL lebih baik daripada yang diajar dengan pembelajaran biasa. Data pretest dan posttest menunjukkan adanya peningkatan kemampuan pada semua indikator penalaran matematis baik di kelas eksperimen maupun kelas kontrol, namun kelas eksperimen menunjukkan hasil yang lebih baik pada sebagian besar indikator. Pada indikator mengajukan dugaan, kelas kontrol lebih baik dengan persentase 76% dibandingkan kelas eksperimen 48%. Pada indikator melakukan manipulasi matematika, memeriksa kesahihan argumen, dan menarik kesimpulan, kelas eksperimen lebih unggul masing-masing dengan persentase 36%, 8%, dan 80%, sedangkan kelas kontrol hanya 12%, 4%, dan 60%. Dengan demikian, pembelajaran PBL efektif meningkatkan kemampuan penalaran matematis siswa.