Matematika merupakan salah satu mata pelajaran yang memiliki peran penting dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan peningkatan kualitas peserta didik. Selain itu, matematika membantu peserta didik dalam melatih kemampuan pemecahan masalah yang berguna dalam kehidupan sehari-hari, Namun, peserta didik sering mengalami kesulitan dalam memahaminya, sehingga berdampak pada penurunan pencapaian akademis mereka dalam pelajaran ini. Penelitian ini memiliki tujuan untuk membantu proses pembelajaran di kelas untuk mengevaluasi peforma belajar peserta didik dengan memakai Model Problem Based Learning di SMA Hang Tuah 1 Surabaya. Dalam penelitian ini menerapkan desain Posttest-Only Control Design. Populasi dari penelitian ini ialah peserta didik kelas XII SMA Hang Tuah 1 Surabaya. Sampel penelitian ini terdiri dari 36 peserta didik kelas XII-7 sebagai kelompok eksperimen dan kelas XII-6 terdiri dari 33 peserta didik sebagai kelas kontrol. Desain penelitian ini menggunakan True Experimental Design dengan pendekatan Posttest-Only Control Design. Teknik pengumpulan data menggunakan metode kuantitatif deskriptif dengan menggunakan post-test. Analisis data yang digunakan berupa uji normalitas menggunakan uji Chi-Kuadrat, uji homogenitas mengunakan , dan uji hipotesis menggunakan uji-t. Berdasarkan perhitungan uji-t dengan taraf signifikansi sebesar 5% dengan derajat kebebasan (dk) = 67 maka diperoleh, pada soal post-test yaitu maka ditolak sehingga diterima sehingga menunjukkan bahwa terdapat perbedaan kemampuan pemecahan masalah matematika peserta didik antara peserta didik yang menerapkan Model Problem Based Learning dan pembelajaran langsung. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa penggunaan Model Problem Based Learning memiliki pengaruh signifikan terhadap prestasi akademik dalam pelajaran matematika di SMA Hang Tuah 1 Surabaya. Penelitian ini memberikan kontribusi dalam memperluas bukti empiris bahwa model Problem Based Learning efektif dalam meningkatkan kemampuan pemecahan masalah matematika, khususnya dalam konteks institusi semi-militer seperti SMA Hang Tuah 1 Surabaya. Secara praktis, hasil ini dapat mendorong guru untuk menggunakan model Problem Based Learning sebagai alternatif strategi pembelajaran yang lebih aktif dan berpusat pada peserta didik.