Penelitian ini mengkaji pengaruh model pembelajaran Group Investigation terhadap karakter peduli lingkungan, dan berpikir kritis siswa dalam pembelajaran Biologi di SMAN 8 Mataram. Jenis penelitian yaitu deskriptif kuantitatif menggunakan desain non-equivalent control group design. Populasi penelitian adalah kelas X yang terdiri dari 9 kelas, dengan dua kelas kontrol (F-4 dan F-5) dan dua kelas eksperimen (F-7 dan F-8) sebagai sampel menggunakan teknik purposive sampling. Pengumpulan data menggunakan instrumen tes pilihan ganda, tes uraian, serta angket. Untuk analisis data dilakukan uji N-Gain dan uji prasyarat (normalitas dan homogenitas), dilanjutkan dengan uji hipotesis melalui Paired Sample t-Test menggunakan IBM SPSS Statistic 22. Hasil uji N-Gain diperoleh cukup efektif dengan rata-rata N-Gain karakter peduli lingkungan kelas F-7 yaitu 0.73, dan F-8 yaitu 0.63. Serta rata-rata N-Gain berpikir kritis siswa pada kelas F-7 yaitu 0.66, dan F-8 yaitu 0.65 diperoleh cukup efektif. Hasil penelitian (Sig. 2-tailed = 0.00 < 0.05) menunjukkan kepengaruhan bahwa model Group Investigation berpengaruh secara signifikan terhadap karakter peduli lingkungan dan berpikir kritis siswa. Penggunaan model pembelajaran Group Investigation layak diterapkan dalam membentuk karakter peduli lingkungan dan dan keterampilan berpikir kritis siswa-siswi pada proses pembelajaran Biologi di SMAN 8 Mataram.