Dalam pembelajaran matematika, kemampuan yang harus dimiliki oleh peserta didik, salah satunya adalah kemampuan pemecahan masalah. Berdasarkan hasil studi pendahuluan diperoleh bahwa kemampuan pemecahan masalah matematis peserta didik masih rendah dilihat dari hasil pretest yang belum memenuhi KKM. Selain itu, model pembelajaran yang digunakan oleh guru masih kurang mendukung proses pemecahan masalah. Berdasarkan hal tersebut, perlu adanya model pembelajaran lain yang dapat mengembangkan kemampuan pemecahan masalah matematis yaitu DLPS yang menekankan dalam mencari penyebab utama dari timbulnya masalah. Namun, dari segi interaksi peserta didik masih kurang pada model pembelajaran ini, sehingga dikombinasikan dengan model pembelajaran GI yang dapat meningkatkan interaksi menjadi lebih aktif. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan kemampuan pemecahan masalah matematis peserta didik dan untuk mengetahui manakah yang lebih baik antara kemampuan pemecahan masalah matematis peserta didik yang menggunakan model pembelajaran DLPS berbasis GI dengan peserta didik yang menggunakan model pembelajaran ekspositori. Rancangan penelitian yang digunakan dalam penelitian ini yaitu quasi experimental dengan desain penelitian pretest-posttest control group design. Sampel dipilih melalui teknik cluster random sampling, sehingga diperoleh kelas VII B sebagai kelas eksperimen dan Kelas VII E sebagai kelas kontrol. Data dari penelitian ini diperoleh dari hasil pretest dan post-test kedua kelas. Analisis data yang digunakan dalam penelitian ini yaitu uji normalitas, uji homogenitas, uji kesamaan rata-rata dan uji hipotesis. Berdasarkan hasil analisis data post-test diperoleh hasil output perhitungan menggunakan software SPSS version 25 melalui uji Independent samples t-test yaitu nilai Sig.(2-tailed) =0,014<0,05 yang berarti H_1 diterima atau H_0 ditolak. Sedangkan, dilihat dari nilai t_hitung yang dibandingkan dengan nilai t_tabel, diperoleh nilai t_hitung=2,536>2,00172=t_tabel, yang berarti H_1 diterima atau H_0 ditolak. Dari hasil tersebut menunjukkan bahwa (1) terdapat perbedaan yang signifikan antara kemampuan pemecahan masalah matematis peserta didik yang menggunakan model pembelajaran double loop problem solving berbasis group investigation dengan peserta didik yang menggunakan model pembelajaran ekspositori; (2) kemampuan pemecahan masalah matematis peserta didik yang menggunakan model pembelajaran double loop problem solving berbasis group investigation lebih baik daripada peserta didik yang menggunakan model pembelajaran ekspositori. Kata Kunci: Model Pembelajaran Double Loop Problem Solving Berbasis Group Investigation, Kemampuan Pemecahan Masalah Matematis.