Penelitian bertujuan untuk menguji pengaruh penerapan Project Based Learning menggunakan media diorama siklus air terhadap kemampuan berpikir kritis siswa kelas V. Metode yang digunakan eksperimen two group pretest posttest only design dengan Uji Paired T-test dan Uji Independent sample T-test. Sampel penelitian terdiri dari kelas eksperimen dengan perlakuan penerapan PjBL menggunakan media diorama siklus air dan kelas kontrol menggunakan pendekatan pembelajaran ekspositori. Data dikumpulkan melalui tes kemampuan berpikir kritis yang telah divalidasi sebelumnya. Hasil uji paired T-test diperoleh bahwa nilai signifikansi hasil pretes dan postes kelas eksperimen senilai 0,000 < 0,05, artinya ada perbedaan antara pretes dan postes hasil penerapan PjBL menggunakan media diorama siklus air sedangkan hasil uji Independent T-test diperoleh bahwa nilai signifikansi hasil postes kelas eksperimen dan postes kelas kontrol senilai 0,000 < 0,05, artinya ada perbedaan antara postes kontrol dan postes eksperimen hasil penerapan PjBL menggunakan media diorama siklus air. Kesimpulan penelitian bahwa penerapan Project Based Learning menggunakan media diorama siklus air berpengaruh positif terhadap kemampuan berpikir kritis siswa kelas V di Gugus Ki Hajar Dewantara Grendeng Banyumas.