Dalam pendidikan pasti didalamnya ada pembelajaran, pembelajaran sendiri dapat diartikan sebagai kegiatan belajar mengajar. Salah satu pembelajaran disekolah ialah pembelajaran matematika. Pembelajaran matematika salah satu indikator yang harus ada ialah peserta didik mempunyai kemampuan berpikir kritis. Kemampuan berpikir kritis sangat penting dalam pembelajaran matematika, karena dengan adanya kemampuan berpikir kritis peserta didik dapat berpikir secara rasional untuk memecahkan permasalahan yang dihadapi. Mengingat kemampuan berpikir kritis peserta didik masih tergolong rendah, maka perlu adanya tindakan untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis peserta didik. Salah satunya ialah faktor pendukung meningkatkan kemampuan berpikir kritis dengan menggunakan model pembelajaran kooperatif tipe Two Stay Two Stray (TSTS). Sehingga, fokus pada penelitian ini ialah dengan adanya penerapan model pembelajaran kooperatif tipe Two Stay Two Stray (TSTS) untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis peserta didik kelas XII SMA Negeri 8 Malang pada materi dimensi tiga. Tujuan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut. 1) Mendeskripsikan penerapan model pembelajaran kooperatif tipe Two Stay Two Stray (TSTS) untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis peserta didik kelas XII SMA Negeri 8 Malang pada materi dimensi tiga. 2) Mendeskripsikan hasil peningkatan kemampuan berpikir kritis peserta didik kelas XII SMA Negeri 8 Malang setelah diterapkannya model pembelajaran kooperatif tipe Two Stay Two Stray (TSTS) pada materi dimensi tiga. 3) Mendeskripsikan respon peserta didik terhadap penerapan model pembelajaran kooperatif tipe Two Stay Two Stray (TSTS). Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan pendekatan kualitatif. Jenis penelitian yang digunakan ialah penelitian tindakan kelas (PTK). Dalam penelitian ini, peneliti bertindak sebagai instrumen sekaligus pengumpul data. Dalam pelaksanaannya, peneliti dibantu oleh dua obsever. Penelitian ini berlangsung di SMA Negeri 8 Malang di kelas XII MIPA 2 semester Ganjil Tahun Pelajaran 2023/2024 yang berjumlah 31 peserta didik. Data yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari hasil observasi kegiatan peserta didik, hasil observasi kegiatan guru, hasil wawancara, hasil catatan lapangan, dan hasil tes akhir siklus. Berdasarkan data dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa model pembelajaran koperatif tipe Two Stay Two Stray (TSTS) dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis. Hasil peningkatan kemampuan berpikir kritis peserta didik pada materi dimensi tiga setelah dilaksanakan tindakan penerapan model pembelajaran kooperatif tipe Two Stray Two Stay (TSTS) dapat dilihat dari hasil tes akhir siklus. Pada siklus I, terdapat 20 peserta didik dari 31 orang yang mendapat nilai ≥75 dengan dengan persentase 64,5%. Sedangkan pada siklus II, 28 peserta didik dari 31 peserta didik mendapat nilai ≥75 dengan persentase kelas 90%. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa kemampuan berpikir kritis peserta didik kelas XII SMA Negeri 8 Malang meningkat dan ada peningkatan sebanyak 25,5% setelah menggunakan model pembelajaran kooperatif tipe Two Stray Two Stay (TSTS). Dengan demikian, berdasarkan temuan terhadap penelitian yang telah dilaksanakan, beberapa saran yang perlu dipertimbangkan dalam pembelajaran matematika dengan menggunakan model pembelajaran kooperatif tipe Two Stay Two Stray ialah sebagai berikut. 1) Bagi guru, disarankan untuk menerapkan serta menggunakan model pembelajaran kooperatif tipe Two Stay Two Stray dalam proses pembelajaran guna meningkatkan kemampuan berpikir kritis peserta didik. 2) Bagi peneliti selanjutnya, disarankan untuk mengembangkan model pembelajaran kooperatif tipe Two Stay Two Stray dengan lebih berinovasi agar waktu yang digunakan untuk penerapan model pembelajaran efektif serta mengkolaborasi dengan media. Kata Kunci : Penerapan, Model Pembelajaran Kooperaif Tipe Two Stay Two Stray (TSTS), Kemampuan Berpikir Kritis, Dimensi Tiga.