Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan hasil belajar kognitif dan aktivitas siswa melalui penerapan model Problem Based Learning (PBL) yang dipadukan dengan pendekatan pembelajaran berdiferensiasi pada materi sistem ekskresi di kelas XI.3 SMA Santo Petrus Sidikalang Tahun Ajaran 2025/2026. Latar belakang penelitian ini berangkat dari rendahnya rata-rata hasil belajar siswa, serta keterlibatan siswa dalam pembelajaran yang masih tergolong rendah. Penelitian ini menggunakan desain penelitian tindakan kelas yang dilaksanakan dalam dua siklus dengan subjek penelitian adalah 38 siswa kelas XI.3. Instrumen yang digunakan meliputi tes hasil belajar dan lembar observasi aktivitas siswa. Data dikumpul dan dianalisis menggunakan teknik perhitungan N-Gain Score dan analisis observasi aktivitas siswa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penerapan model PBL dengan pendekatan berdiferensiasi mampu memberikan dampak positif terhadap peningkatan hasil belajar maupun aktivitas siswa. Rata-rata nilai postest meningkat dari 57,94 pada pra-siklus, menjadi 64,21 pada siklus I, dan meningkat lebih optimal menjadi 81,05 pada siklus II. Analisis N-Gain Score memperlihatkan adanya perbaikan distribusi capaian hasil belajar. Dari aspek non-kognitif, aktivitas siswa juga mengalami peningkatan dari 70,8%. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa penerapan model PBL dengan pendekatan berdiferensiasi dapat meningkatkan hasil belajar kognitif siswa, juga mendorong keterlibatan aktif, kerjasama, dan pemahaman konsep secara lebih mendalam.