Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh Project Based Learning berbasis experiential learning terhadap level kognitif Taksonomi Bloom (C4–C6) dan kemampuan berpikir kritis siswa sekolah dasar pada materi sistem gerak manusia. Penelitian menggunakan metode eksperimen semu dengan desain pretest–posttest control group pada 40 siswa kelas VI di Gugus Diponegoro Kecamatan Sidareja yang dibagi menjadi kelas eksperimen dan kelas kontrol; kelas eksperimen mendapatkan pembelajaran Project Based Learning berbasis experiential learning, sedangkan kelas kontrol memperoleh pembelajaran ekspositori. Instrumen yang digunakan berupa tes uraian pretest dan posttest yang disusun berdasarkan level kognitif C4–C6 serta indikator berpikir kritis Ennis dan Facione, dilengkapi lembar observasi aktivitas dan berpikir kritis siswa, dengan analisis data melalui uji normalitas, homogenitas, uji t independen, dan MANOVA satu jalur. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai posttest level kognitif C4–C6 dan berpikir kritis kelas eksperimen secara signifikan lebih tinggi dibandingkan kelas kontrol, dan analisis MANOVA mengonfirmasi adanya pengaruh signifikan secara simultan jenis pembelajaran terhadap kedua variabel tersebut. Dengan demikian, Project Based Learning berbasis experiential learning efektif meningkatkan kemampuan kognitif tingkat tinggi dan berpikir kritis siswa dalam pembelajaran IPA di sekolah dasar.