Penelitian bertujuan untuk mengetahui kemampuan berpikir kritis (critical thinking) peserta didik kelas XI SMA Muhammadiyah 1 Purwokerto menggunakan pembelajaran berbasis bioentrepreneurship pada materi sistem pencernaan makanan yang telah dilaksanakan pada bulan Juli sampai September 2016. Penelitian termasuk dalam kategori Quasi Eksperimental dengan desain penelitan yang digunakan adalah Postest-Only Control Group Design. Sebagai perlakuan pertama digunakan pembelajaran berbasis bioentrepreneurship (kelas eksperimen), perlakuan kedua menggunakan pembelajaran praktikum (kelas kontrol). Berdasarkan hasil analisis uji hipotesis Independent Sample t-Test pada kelas eksperimen dan kelas kontrol menunjukan adanya pengaruh rata-rata kemampuan berpikir kritis (critical thinking) peserta didik yang terdiri dari 5 aspek: 1) elementary clarification, 2) the basis for the decision,3) inference, 4) advanced clarification, dan 5) supposition and integration. Pengaruh rata-rata kemampuan berpikir kritis (critical thinking) peserta didik pada kelas eksperimen sebesar 41,7% dan kelas kontrol sebesar 29,7% dalam kriteria rendah. Kemampuan berpikir kritis (critical thinking) peserta didik dipengaruhi oleh strategi pembelajaran berbasis bioentrepreneurship dan pembelajaran praktikum yang mengacu pendekatan: a) active learning; b) collaborative learning; c) contextual learning; d) self direct learning; dan e) high order thinking skill.