Penelitian ini bertujuan untuk melihat peningkatan kemampuan literasi sains siswa dengan menerapkan strategi metakognisi dalam model pembelajaran inkuiri terbimbing dibandingkan dengan penerapan model inkuiri terbimbing saja. Desain penelitian ini menggunakan non-equivalent control group design dengan sampel sebanyak 64 siswa kelas XI SMA. Sampel terbagi kedalam dua kelas yaitu kelas eksperimen dan kelas kontrol yang akan diujikan kemampuan literasi sainsnya. Hasil dari uji independent t-test memperoleh nilai signifikansi sebesar 0,048 dimana nilai tersebut lebih kecil dari taraf signifikansi . Maka dapat disimpulkan bahwa terdapat pengaruh dari penerapan strategi metakognisi terhadap kemampuan literasi sains siswa. Selain itu uji N-Gain dilakukan guna melihat peningkatan kemampuan literasi sains siswa pada kedua kelas tersebut. Dihasilkan bahwa nilai N-Gain pada kelas eksperimen dan kelas kontrol berturut-turut adalah 0,66 dan 0,45. Peningkatan kelas eksperimen lebih tinggi dari kelas kontrol. Oleh karena itu, penelitian ini menyimpulkan bahwa penerapan strategi metakognisi dalam model pembelajaran inkuiri terbimbing dapat lebih meningkatkan kemampuan literasi sains siswa dibandingkan dengan penggunaan model pembelajaran inkuiri terbimbing saja.