Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh model Problem Based Learning berbantu LKPD terhadap kemampuan berpikir kritis dan level kognitif taksonomi Bloom konsep sains siswa sekolah dasar, serta menelaah hubungan antara kedua variabel tersebut. Penelitian dilatarbelakangi oleh rendahnya kemampuan berpikir kritis dan level kognitif taksonomi Bloom siswa, yang dilatar belakangi guru sebagai pusat pembelajaran sehingga belum mendorong keterlibatan aktif siswa dalam proses pembelajaran. Model Problem Based Learning berbantu LKPD dipandang mampu meningkatkan mutu pembelajaran karena menekankan pemecahan masalah autentik, kerja kelompok, dan kegiatan penyelidikan ilmiah. Penelitian menggunakan pendekatan kuantitatif dengan desain eksperimen semu. Sampel terdiri dari 34 siswa kelas eksperimen dan 32 siswa kelas kontrol. Instrumen penelitian berupa tes kemampuan berpikir kritis dan tes pemahaman konsep sains pada materi energi dan pengaruhnya. Data penelitian yang tidak berdistribusi normal dianalisis menggunakan uji non-parametrik Mann-Whitney. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kemampuan berpikir kritis pada kelas eksperimen (rata-rata 78,38) lebih tinggi dibandingkan kelas kontrol (70,03). Demikian pula pada tingkat level kognitif Taksonomi Bloom konsep sains, kelas eksperimen memperoleh skor rata-rata 85,59, sedangkan kelas kontrol 75,47. Analisis menunjukkan perbedaan signifikan pada kedua variabel. Hasil uji korelasi Rho Spearman menunjukkan adanya hubungan yang kuat dan signifikan antara kemampuan berpikir kritis dan level kognitif taksonomi Bloom dalam konsep sains, dengan nilai korelasi 0,682 dan signifikansi 0,000, sehingga dapat disimpulkan bahwa peningkatan kemampuan berpikir kritis berbanding lurus dengan meningkatnya level kognitif taksonomi Bloom dalam konsep sains. Secara keseluruhan, model Problem Based Learning berbantu LKPD terbukti efektif dalam meningkatkan kemampuan berpikir kritis, pemahaman konsep, serta interaksi belajar siswa.