Penelitian ini dilatar belakangi oleh pentingnya kemampuan penalaran matematis peserta didik, namun belum dapat dikembangkan pada pembelajaran matematika dikarenakan perangkat ajar dan proses pembelajaran yang kurang mendukung kemampuan penalaran matematis peserta didik. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui keefektifan modul ajar berbasis Problem Based Learning (PBL) untuk meningkatkan kemampuan penalaran matematis peserta didik pada materi Barisan dan Deret. Pegembangan modul ajar menggunakan tahapan model 4D dengan subjek penelitian adalah peserta didik fase E MA Al-Ihsan Boarding School. Pengumpulan data dilakukan dengan cara wawancara, tes dan nontes. Instrumen penelitian terdiri dari lembar validitas, angket respon guru, dan lembar tes kemampuan penalaran matematis. Analisis data terdiri dari uji statistik, analisis validitas, praktikalitas, dan efektifitas. Hasil validitas oleh 3 dosen matematika menggunakan lembar validasi mendapati bahwa modul ajar berkategori sangat valid, hasil praktikalitas berdasarkan penilaian respon guru memperlihatkan bahwa modul ajar berkategori sangat praktis, dan hasil efektifitas melalui penelitian eksperimen memperlihatkan bahwa modul ajar memberikan dampak positif yaitu efektif dengan kategori sedang dalam meningkatkan kemampuan penalaran matematis peserta didik. Dapat disimpulkan bahwa modul ajar berbasis PBL memiliki kriteria valid, praktis dan efektif dalam meningkatkan kemampuan penalaran matematis peserta didik