Jenis penelitian ini adalah penelitian tindakan kelas (PTK) yang setiap siklusnya terdiri dari empat tahap penelitian yaitu: 1) Perencanaan, 2) Pelaksanaan, 3) Observasi, 4) Refleksi. Subjek pada penelitian ini adalah peserta didik kelas VIII yang berjumlah 20 peserta didik. Pengumpulan data dilakukan melalui hasil observasi kegiatan pendidik dan peserta didik, hasil tes akhir siklus, dan wawancara. Indikator keberhasilan yang digunakan yaitu 1) 70% peserta didik mendapatkan nilai tes  65, 2) Hasil pengamatan guru mencapai  75%, 3) Persentase keaktifan atau respon peserta didik  75%, 4) Respon positif peserta didik terhadap penerapan model pembelajaran kooperatif tipe team assisted individualization (TAI) mencapai 75%. Berdasarkan hasil penelitian, disimpulkan bahwa penerapan model pembelajaran kooperatif tipe team assisted individualization (TAI) dapat meningkatkan kemampuan pemecahan masalah matematika peserta didik pada materi peluang dengan tahapan pembelajaran sebagai berikut: (1) kegiatan awal, (2) kegiatan inti yang mencakup tahapan TAI, (3) kegiatan penutup. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil observasi kegiatan guru pada siklus I yaitu 80% dengan taraf keberhasilan “Baik” dan meningkat menjadi 93,3% pada siklus II dengan taraf keberhasilan “Sangat Baik”, hasil observasi kegiatan peserta didik pada siklus I yaitu 90% dengan taraf keberhasilan “Sangat Baik” dan meningkat menjadi 95% pada siklus II dengan taraf keberhasilan “Sangat Baik”, hasil tes akhir siklus pada siklus I yaitu 65% dan meningkat menjadi 85% pada siklus II, dan hasil wawancara pada siklus I mencapai 50% meningkat menjadi 88% pada siklus II. Berdasarkan hasil penelitian tersebut, maka tindakan dihentikan dan penelitian berhasil dikarenakan terdapat adanya peningkatan pada siklus II dan telah memenuhi kriteria keberhasilan yang sudah ditetapkan. Berdasarkan hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa penerapan model pembelajaran kooperatif tipe TAI dapat meningkatkan kemampuan pemecahan masalah matematika peserta didik kelas VIII MTs Nurul Ulum Probolinggo. Kata Kunci : Kemampuan Pemecahan Masalah dan Model Pembelajaran TAI