Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui: 1) perbedaan peningkatan kemampuan penalaran matematis antara siswa yang diterapkan model Problem Based Learning berbantuan Lembar Kerja Siswa dengan siswa yang diterapkan model pembelajaran langsung; 2) perbedaan peningkatan kemampuan pemecahan masalah matematis antara siswa yang diterapkan model Problem Based Learning berbantuan Lembar Kerja Siswa dengan siswa yang diterapkan model pembelajaran langsung; 3) perbedaan peningkatan kemampuan penalaran dan pemecahan masalah matematis siswa yang diterapkan model Problem Based Learning berbantuan Lembar Kerja Siswa. Penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif dengan metode eksperimen. Desain penelitian yang digunakan adalah Quasi Eksperimental dengan rancangan The Nonequivalent Pretest-Posstest Control Group Design yang dilaksanakan pada semester genap tahun ajaran 2021/2022 di SMP Negeri 6 Singkawang. Pengumpulan data dilakukan dengan memberikan soal pre-test dan post-test pada materi bangun datar segiempat. Pengujian hipotesis menggunakan uji T-Test Independent dan T-Test Paired. Hasil penelitian menunjukkan bahwa: 1) terdapat perbedaan peningkatan kemampuan penalaran matematis antara siswa yang diterapkan model Problem Based Learning berbantuan Lembar Kerja Siswa dengan siswa yang diterapkan model pembelajaran langsung; 2) terdapat perbedaan peningkatan kemampuan pemecahan masalah matematis antara siswa yang diterapkan model Problem Based Learning berbantuan Lembar Kerja Siswa dengan siswa yang diterapkan model pembelajaran langsung; 3) tidak terdapat perbedaan peningkatan kemampuan penalaran dan pemecahan masalah matematis siswa yang diterapkan model Problem Based Learning berbantuan Lembar Kerja Siswa.