Penelitian ini dilakukan berdasarkan rendahnya kemampuan penalaran dan viual thinking siswa. Penelitian ini bertujuan untuk melihat (1) apakah terdapat perbedaan peningkatan kemampuan penalaran matematis siswa yang diajar melalui pendekatan Brain Based Learning dan Ekspositori; (2) apakah terdapat perbedaan peningkatan kemampuan Visual Thinking siswa yang diajar melalui pendekatan Brain Based Learning dan Ekspositori; (3) bagaimana langkah-langkah penyelesaian jawaban siswa terkait kemampuan penalaran matematis pada masing-masing pembelajaran; (4) bagaimana langkah-langkah penyelesaian jawaban siswa terkait kemampuan visual thinking pada masing-masing pembelajaran. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen semu. Populasi penelitian ini adalah seluruh siswa kelas VIII MTs Swasta Bunga Bangsa Medan. Kelas eksperimen_1 diberi perlakuan pendekatan Brain Based Learning dan kelas eksperimen_2 diberi perlakuan pendekatan Ekspositori. Dalam penelitian ini telah dikembangkan beberapa perangkat pembelajaran seperti RPP dan LAS. Instrumen yang digunakan untuk mengumpulkan data dalam penelitian ini yaitu: (1) tes kemampuan penalaran matematis, (2) tes kemampuan visual thinking, (3) langkah-langkah jawaban siswa terkait kemampuan penalaran matematis, dan (4) langkah-langkah jawaban siswa terkait kemampuan visual thinking. Tes yang digunakan adalah berbentuk uraian yang telah dinyatakan valid dan reliable dengan koefisien reliabilitas sebesar 0,84 dan 0,86. Persamaan Regresi di kelas pendekatan Brain-Based Learning adalah YBBL = 35,47 + 0,75XBBL dan di kelas pendekatan Ekspositori yaitu YEks = 24,68 + 0,83XEks. Analisis inferensial data dilakukan dengan analisis kovarians (ANACOVA). Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (1) Kemampuan penalaran matematik siswa dalam penerapan pendekatan Brain Based Learning lebih tinggi dari pendekatan ekspositori. Hal ini terlihat dari hasil ANACOVA untuk Fhitung =8,3309 lebih besar dari Ftabel = 3,993. (2) Kemampuan visual thinking siswa dalam penerapan pendekatan lebih tinggi dari pendekatan ekspositori. Hal ini terlihat dari hasil ANACOVA untuk Fhitung =6,7759 lebih besar dari Ftabel = 3,993. (3) langkah-langkah penyelesaian jawaban tes kemampuan penalaran diperoleh bahwa yang menjawab benar untuk kelas Brain Based Learning lebih banyak dibandingkan dengan kelas Ekspositori dan (4) langkah-langkah penyelesaian jawaban kemampuan visual thinking yang diberi pembelajaran Brain Based Learning lebih baik dibandingkan dengan siswa yang diberi pembelajaran Ekspositori. Analisis deskriptif ditujukan untuk mendeskripsikan langkah-langkah penyelesaian jawaban siswa terkait kemampuan penalaran matematis dan kemampuan visual thinking pada masing-masing pembelajaran.