Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh model pembelajaran problem based learning (PBL) berbantuan simulasi PhET berbasis Instrumen HOTS pada siswa SMA untuk meningkatkan hasil belajar level kognitif tingkat tinggi. Jenis penelitian ini adalah jenis penelitian deskriptif kuantitatif. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah penelitian yang bersifat praeksperimental design. Desain penelitian yang digunakan adalah one group pretest-posttest design. Populasi dalam penelitian ini adalah siswa kelas X SMA Islam dengan jumlah sampel sebanyak 26 siswa pada kelas X IPA. Teknik pengambilan sampel dengan menggunakan teknik sampel total dan teknik pengumpulan data menggunakan teknik tes dan observasi. Pengumpulan data menggunakan teknis tes berupa 10 butir soal essai untuk mengetahui kemampuan berpikir tingkat tinggi dan tes instrumen HOTS berupa 3 butir soal essai setiap pertemuan. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa model pembelajaran problem based learning (PBL) berbantuan simulasi PhET berbasis Instrumen HOTS pada siswa SMA meningkatkan hasil belajar siswa terutama kemampuan siswa dalam menyelesaikan soal tingkat tinggi (HOTS). Hal tersebut dibuktikan dengan siswa mengalami peningkatan hasil belajar pengetahuan kognitif selama pembelajaran 3 pertemuan dengan perolehan N-Gain dari rata-rata pretest dan posttest adalah 59,10 yang lebih dari 30 dan kurang dari 70 sehingga peningkatan hasil belajar siswa termasuk dalam kategori sedang.