Penelitian ini dilatarbelakangi oleh kurangnya kemampuan pemahaman konsep matematika dan self regulated learning peserta didik kelas XI MIPA 3 SMA Negeri 1 Ngaglik. Kurangnya pemahaman konsep tersebut ditunjukkan melalui penilaian materi integral tak tentu, yaitu sebagian besar peserta didik tidak dapat mengerjakan soal yang menuntut kemampuan menggunakan prosedur rutin dan menerapkan konsep dalam situasi kontekstual. Rendahnya self regulated learning di antaranya ditunjukkan dengan peserta didik bermain handphone saat pembelajaran, tidak fokus, menyalin jawaban teman, dan tidak mengumpulkan tugas tepat waktu. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui penerapan Problem Based Learning (PBL) dipadukan dengan Numbered Heads Together (NHT) sebagai upaya meningkatkan kemampuan pemahaman konsep dan self regulated learning peserta didik kelas XI MIPA 3 SMA Negeri 1 Ngaglik. Jenis penelitian ini adalah penelitian tindakan kelas dengan subjek penelitian peserta didik kelas XI MIPA 3 SMA Negeri 1 Ngaglik yang berjumlah 36. Analisis data yang digunakan adalah analisis kuantitatif dan analisis kualitatif deskriptif. Data kuantitatif diperoleh melalui tes pemahaman konsep dan angket self regulated learning, sedangkan data kualitatif diperoleh dari observasi dalam pembelajaran. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penerapan model pembelajaran PBL dipadukan dengan NHT belum meningkatkan pemahaman konsep peserta didik kelas XI MIPA 3 SMA Negeri 1 Ngaglik, yaitu dengan nilai rata-rata tes pada siklus I adalah 36,11 dan siklus II adalah 31,79. Sementara itu, self regulated learning peserta didik meningkat dengan nilai rata-rata pada siklus I adalah 78,14 dan siklus II adalah 79,67, tetapi belum mencapai kriteria keberhasilan penelitian.