Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan media virtual laboratorium berbasis proyek dalam pembelajaran kromatografi gas yang dapat membangun keterampilan berpikir tingkat tinggi dan meningkatkan hasil belajar mahasiswa. Jenis penelitian yang digunakan adalah penelitian dan pengembangan melalui model ADDIE (Analysis, Design, Development, Implementation, dan Evaluation) melalui analisis kebutuhan pembelajaran, desain dan pengembangan virtual laboratorium, standarisasi, penerapan pada pengajaran di dalam kelas, dan evaluasi. Penelitian dilakukan dengan melibatkan 68 mahasiswa Jurusan Kimia Universitas Negeri Medan. Data penelitian disajikan sebagai penilaian keterampilan berpikir tingkat tinggi dengan menggunakan lembar penilaian laporan proyek, dan peningkatan hasil belajar mahasiswa melalui tes evaluasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa media virtual laboratorium berbasis proyek telah dikembangkan untuk topik kromatografi gas, dimana kelayakannya media berdasarkan BSNP dikategorikan sangat baik (M= 3.595 ± 1,25). Implementasi virtual laboratorium yang dikembangkan dalam proses belajar mengajar terbukti mampu membangun keterampilan HOTS mahasiswa pada kategori sangat baik (M= 87,55 ± 0,121), dimana rerata peningkatan hasil belajar yang diperoleh adalah 77,47% pada kategori tinggi. Respon positif diberikan oleh mahasiswa terhadap penggunaan virtual laboratorium yang dikembangkan adalah 80,61% pada kategori sangat baik. Terdapat korelasi antara keterampilan berpikir tingkat tinggi dengan peningkatan hasil belajar mahasiswa kelas eksperimen dengan rhitung = 0.551 pada kategori korelasi cukup tinggi.