Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas penggunaan model pembelajaran Two Stay Two Stray (TSTS) terhadap kemampuan pemecahan masalah matematis siswa di SMK Swasta Teruna Padangsidimpuan. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode eksperimen (one group Pretest post test design). Populasi peneliti ini terdiri dari 7 kelas yang berjumlah 156 siswa. Teknik pengambilan sampel yang digunakan adalah teknik cluster random sampling dan kelas yang dipilih adalah X TKJ yang berjumlah 20 siswa. Teknik pengumpulan data yang digunakan adalah observasi dan tes. Data yang dikumpulkan dianalisis dengan data analisis deskriptif dan analisis inferensial. Hasil penelitian gambaran penggunaan model pembelajaran TSTS berada pada kategori sangat baik dengan perolehan nilai rata-rata 3,50. Gambaran kemampuan pemecahan masalah matematis siswa sebelum menggunakan model pembelajaran TSTS berada pada kategori kurang dengan perolehan nilai rata-rata 48,83, sedangkan sesudah menggunakan model pembelajaran berada pada kategori baik dengan memperoleh nilai rata-rata 79,16. Hasil tersebut yang disimpulkan bahwa penggunaan model pembelajan TSTS dapat meningkatkan kemampuan pemecahan masalah matematis siswa.