Kemampuan berpikir kritis matematis merupakan keterampilan penting yang harus dimiliki oleh siswa dalam menghadapi permasalahan matematika secara logis, analitis, dan reflektif. Untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis matematis dibutuhkan suatu model pembelajaran yang berpusat pada peserta didik, diantaranya seperti Problem Based Instruction (PBI) dan Concept Learning. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan kemampuan berpikir kritis matematis siswa yang diajar dengan Problem Based Instruction (PBI) dan Concept Learning. Metode penelitian yang digunakan adalah eksperimen dengan desain pretest-posttest. Subjek penelitian adalah siswa kelas VIII SMP Ma’arif NU 1 Cilongok yang terbagi dalam dua kelompok eksperimen. Teknik penelitian data dalam penelitian ini menggunakan tes, sedangkan analisis data enggunakan uji N-Gain dan uji t sampel independen. Berdasarkan hasil penelitian, menunjukan bahwa kemampuan berpikir kritis matematis siswa setelah diterapkan Problem Based Instruction (PBI) dan Concept Learning meningkat. Dari hasil uji N-Gain didapatkan skor rata-rata N-Gain kelas eksperimen 1 sebesar 0,48 yang diklasifikasikan masuk dalam kategori kurang efektif dan kelas eksperimen 2 skor rata-rata N-Gain sebesar 0,56 yang diklasifikasikan masuk dalam kategori sedang. Sedangkan hasil dari uji t didapatkan nilai sig. 0,026 < 0,050 sehingga ditolak dan diterima, yang berarti terdapat perbedaan kemampuan berpikir kritis matematis siswa yang diajar menggunakan model pembelajaran Problem Based Instruction (PBI) dan Concept Learning.