Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan motivasi belajar matematika pada siswa kelas XII AKL–3 SMK Negeri 2 Purworejo tahun ajaran 2019/2020 melalui model pembelajaran Problem Based Learning. Penelitian ini merupakan penelitian tindakan kelas (PTK) yang dilaksanakan dalam dua siklus. Teknik pengumpulan data dilakukan menggunakan instrument angket, dan lembar observasi. Motivasi siswa dilihat dengan menggunakan lembar observasi dan angket. Untuk mengetahui tingkat keberhasilan dari setiap siklus, analisis data pada penelitian ini berpedoman pada analisis deskriptif dengan teknik persentase. Hasil penelitian ini menunjukkan adanya peningkatan motivasi belajar siswa dari siklus I ke siklus II sebesar 8,86% dengan kategori tinggi. Sedangkan peningkatan prestasi belajar ditandai dengan bertambahnya siswa yang nilainya mencapai kriteria ketuntasan minimal secara keseluruhan. Pada siklus I sebesar 64,5% atau sebanyak 20 siswa mencapai kriteria ketuntasan minimal. Pada siklus II terjadi peningkatan siswa yang mencapai nilai ketuntasan minimal sebesar 80,65% atau sebanyak 25 siswa. Jadi dapat disimpulkan bahwa implementasi model pembelajaran Problem Based Learning dapat meningkatkan motivasi dan prestasi belajar matematika siswa kelas XII AKL–3 SMK Negeri 2 Purworejo tahun ajaran 2019/2020