Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh implementasi STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) menggunakan model Project-Based Learning (PjBL) terhadap kemampuan berpikir kritis dan kolaboratif siswa sekolah dasar, baik secara terpisah maupun simultan. Latar belakang penelitian ini didasarkan pada rendahnya kemampuan berpikir kritis dan kolaboratif siswa dalam pembelajaran IPA, khususnya pada materi sistem peredaran darah manusia. Penelitian ini menggunakan metode kuantitatif dengan desain quasi eksperimen tipe pretest-posttest control group. Subjek penelitian adalah siswa kelas V SD di Kecamatan Patikraja, yaitu SD Negeri 2 Sokawera sebagai kelas eksperimen dan SD Negeri Pegalongan sebagai kelas kontrol, masing-masing berjumlah 32 siswa. Instrumen penelitian mencakup tes kemampuan berpikir kritis, angket kolaboratif, serta lembar observasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pembelajaran STEM menggunakan model PjBL memberikan pengaruh signifikan terhadap peningkatan kemampuan berpikir kritis siswa. Rata-rata skor posttest kemampuan berpikir kritis kelas eksperimen adalah 71,41, sedangkan kelas kontrol hanya 43,98. Selain itu, model ini juga terbukti efektif dalam mengembangkan kemampuan kolaboratif siswa, terutama melalui kegiatan proyek yang menekankan kerja sama dalam kelompok Kemampuan kolaboratif siswa di kelas eksperimen mencapai rata-rata 34,47 dibandingkan 25,03 pada kelas kontrol. Temuan lainnya menunjukkan bahwa kemampuan berpikir kritis dan kolaboratif sama-sama meningkat secara signifikan, namun hasil uji korelasi menunjukkan tidak terdapat hubungan signifikan antara kedua kemampuan tersebut. Hal ini mengindikasikan bahwa kemampuan berpikir kritis dan kolaboratif berkembang secara relatif independen. Dengan demikian, STEM menggunakan model PjBL efektif dalam mendorong peningkatan keterampilan abad ke-21, terutama kemampuan berpikir kritis dan kolaboratif, meskipun keduanya tidak selalu berkaitan langsung satu sama lain.