Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh model pembelajaran berbasis masalah terhadap hasil belajar dan keterampilan proses sains siswa pada materi sistem reproduksi manusia di kelas XI-PMS SMA Negeri 1 Binjai T.P.2014/2015. Jenis penelitian ini adalah eksperimen murni. Populasi dalam penelitian ini adalah seluruh siswa kelas XI-PMS SMA Negeri 1 Binjai yang terdiri dari 6 kelas. Teknik pengambilan sampel dilakukan dengan random sampling, kemudian diambil dua kelas sebagai sampel. Kelas XI-PMS 4 dengan jumlah 41 siswa sebagai kelas kontrol dan kelas XI-PMS 1 dengan jumlah 35 siswa sebagai kelas eksperimen. Kelas eksperimen diajarkan dengan model pembelajaran berbasis masalah dan kelas kontrol diajarkan dengan pembelajaran metode ceramah. Instrumen yang digunakan untuk mengumpulkan data hasil belajar berupa tes tertulis berbentuk pilihan berganda, yang diberikan sebelum dan sesudah proses pembelajaran. Sedangkan data keterampilan proses sains diperoleh melalui observasi langsung. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata nilai pretes kelas eksperimen adalah 61,82 dan pada kelas kontrol adalah 53,22. Kemudian rata-rata nilai postes untuk kelas eksperimen lebih tinggi yakni 82,3 dibandingkan dengan kelas kontrol yakni 71,82. Dari hasil pengujian hipotesis diperoleh bahwa thitung > ttabel (6,63 > 1,99) berarti Ho ditolak dan Ha diterima. Sehingga dapat disimpulkan bahwa ada pengaruh model pembelajaran berbasis masalah terhadap hasil belajar siswa. Sedangkan rata-rata nilai keterampilan proses sains kelas eksperimen adalah 81,96 dan pada kelas kontrol adalah 59,20. Dari hasil pengujian hipotesis diperoleh bahwa thitung > ttabel (10,79 > 1,99) berarti Ho ditolak dan Ha diterima. Sehingga dapat disimpulkan bahwa ada pengaruh model pembelajaran berbasis masalah terhadap keterampilan proses sains siswa.