Kemampuan pemecahan masalah merupakan salah satu kompetensi esensial yang perlu dikembangkan pada peserta didik sekolah dasar. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh pembelajaran mendalam berbasis STEAM terhadap kemampuan pemecahan masalah peserta didik kelas V sekolah dasar. Pendekatan yang digunakan yaitu Kuantitatif dengan metode Quasi Experiment melalui desain Nonequivalent Control Group Design. Subjek penelitian terdiri atas 56 peserta didik kelas V di SDIT Al-Kamiliyyah tahun ajaran 2025/2026 yang terbagi menjadi kelas eksperimen dan kontrol, masing-masing berjumlah 28 peserta didik. Data dikumpulkan melalui tes kemampuan pemecahan masalah berupa pretets dan posttest, serta didukung angket dan wawancara. Kemampuan pemecahan masalah diukur berdasarkan tahapan Polya, yaitu memahami masalah, menyusun rencana penyelesaian, melaksanakan rencana, dan memeriksa kembali hasil penyelesaian. Analisis data meliputi uji normalitas, homogenitas, dan uji Independent Sample t-Test. Hasil penelitian menunjukkan adanya peningkatan kemampuan pemecahan masalah peserta didik, hal tersebut dilihat dari perolehan rata-rata nilai posttest kelas eksperimen sebesar 81,25 yang lebih tinggi dibandingkan kelas kontrol sebesar 71,3. Pengujian hipotesis menunjukkan nilai signifikansi (Sig. 2-tailed) sebesar < 0,001 atau lebih kecil dari 0,05, yang menandakan adanya perbedaan signifikan antarkedua kelas. Dengan demikian, pembelajaran mendalam berbasis STEAM berpengaruh positif terhadap kemampuan pemecahan masalah peserta didik sekolah dasar.