Kemampuan berpikir ilmiah merupakan suatu kompetensi yang penting untuk dimiliki pada siswa karena kemampuan ini diperlukan untuk menghadapi perkembangan ilmu pengetahuan di era abad 21. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi kemampuan berpikir ilmiah siswa SMAN 1 Kalasan Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta. Sampel penelitian ini diambil secara purposive sampling pada kelas XI IPA 1 sejumlah 28 siswa. Teknik pengumpulan data menggunakan observasi, wawancara dan tes berpikir ilmiah yang terdiri dari 25 soal pilihan ganda yang dikembangkan berdasarkan aspek kemampuan berpikir ilmiah meliputi: inquiry, analisis, inferensi dan argumentasi. Soal yang digunakan dalam penelitian ini telah tervalidasi baik secara internal maupun eksternal. Data dianalisis dengan metode deskriptif kualitatif. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh kemampuan berpikir ilmiah siswa masih rendah dengan skor rata-rata sebesar 50,28. Hasil pengukuran pada aspek inquiry didapatkan skor rata-rata sebesar 47,72, aspek analisis sebesar 48,80, aspek inferensi sebesar 51,42 dan aspek argumentasi sebesar 60,71. Hasil penelitian ini memberikan informasi awal kemampuan berpikir ilmiah siswa di SMAN 1 Kalasan Kabupaten Yogyakarta masih rendah sehingga diharapkan guru mampu merancang proses kegiatan pembelajaran yang dapat memberdayakan kemampuan berpikir ilmiah siswa.