Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui penerapan metode pembelajaran Peer Instruction dan pengaruhnya terhadap peningkatan kemampuan berpikir kritis siswa kelas X di SMAN 2 Bengkalis. Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif dengan jenis penelitian quasi experimental design menggunakan desain one group pretest-posttest. Subjek penelitian adalah siswa kelas X SMAN 2 Bengkalis. Teknik pengumpulan data dilakukan melalui tes kemampuan berpikir kritis berupa pre-test dan post-test, serta dokumentasi. Instrumen penelitian terlebih dahulu diuji validitas dan reliabilitasnya. Hasil uji validitas menunjukkan bahwa dari 40 butir soal yang diuji, terdapat 20 butir soal yang dinyatakan valid. Hasil uji reliabilitas menunjukkan nilai Cronbach's Alpha sebesar 0,898 yang berarti instrumen memiliki tingkat reliabilitas yang sangat tinggi.Hasil penelitian menunjukkan bahwa penerapan metode pembelajaran Peer Instruction berlangsung dengan baik melalui tahapan penyampaian konsep, pemberian pertanyaan konseptual, berpikir mandiri, diskusi teman sebaya, penyampaian hasil diskusi, dan klarifikasi guru. Penerapan metode tersebut mampu meningkatkan partisipasi aktif siswa dalam proses pembelajaran. Berdasarkan hasil analisis data, ditemukan adanya peningkatan kemampuan berpikir kritis siswa setelah diterapkan metode pembelajaran Peer Instruction. Hal ini menunjukkan bahwa metode pembelajaran Peer Instruction berpengaruh positif dan signifikan terhadap peningkatan kemampuan berpikir kritis siswa kelas X di SMAN 2 Bengkalis.Dengan demikian, metode pembelajaran Peer Instruction dapat digunakan sebagai alternatif pembelajaran yang efektif untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa serta mendukung tercapainya tujuan pembelajaran yang berorientasi pada keterampilan berpikir tingkat tinggi (Higher Order Thinking Skills/HOTS).