Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis penerapan model pembelajaran problem based learning (PBL) dalam meningkatkan motivasi dan hasil belajar peserta didik pada mata pelajaran kimia di SMA Negeri 03 Kota Bengkulu. Penelitian ini merupakan penelitian tindakan kelas (PTK). Subjek penelitian ini semua peserta didik kelas XI MIPA 4 Teknik pengumpulan data yang digunakan pada penelitian ini adalah angket dan tes hasil belajar. Untuk memperoleh persentase aktivitas dan hasil belajar peserta didik, teknik analisis data yang yang digunakan adalah teknik analisis statistik deskriptif kuantitatif. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh persentase motivasi peserta didik pada pra siklus sebesar 58,28 %, siklus 1 sebesar 62,72% dan siklus 2 sebesar 86,22%, sedangkan hasil belajar peserta didik pra siklus sebesar 58,35%, siklus I sebesar 66%, dan siklus II sebesar 94,11%. Simpulan penelitian ini adalah penerapan model pembelajaran PBL terbukti dapat meningkatkan motivasi dan hasil belajar peserta didik pada mata pelajaran kimia di SMA Negeri 03 Kota Bengkulu.