Penelitian ini dilatarbelakangi oleh rendahnya kemampuan berpikir kritis dan literasi matematika karena kurangnya berbagai model pembelajaran yang digunakan untuk lebih membantu peserta didik memahami materi yang akan disampaikan oleh pendidik. Salah satu upaya untuk meningkatkan berpikir kritis dan literasi matematika peserta didik adalah dengan menggunakan model pembelajaran creative problem solving. Penelitian ini bertujuan untuk: 1) mengetahui perbedaan kemampuan berpikir kritis peserta didik SMA Negeri 1 Waru Pamekasan yang diajar dengan model pembelajaran creative problem solving dibandingkan dengan model pembelajaran konvensional, 2) mengetahui perbedaan kemampuan literasi matematika peserta didik SMA Negeri 1 Waru Pamekasan yang diajar dengan model pembelajaran creative problem solving dibandingkan dengan model pembelajaran konvensional. Penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah pendekatan kuantitatif dengan desain penelitian true experimental dan jenis penelitian yang digunakan pretest-posttest control group design. Dalam penelitian ini terdapat kelas eksperimen dan kelas kontrol. Kelas yang terpilih dalam penelitian ini yaitu kelas XI IPA C sebagai kelas eksperimen dan XI IPA B sebagai kelas kontrol dengan masing-masing kelas terdapat 25 peserta didik. Penentuan sampel penelitian menggunakan cluster random sampling pada peserta didik kelas XI IPA. Berdasarkan hasil penelitian ini diperoleh: (1) ada perbedaan yang signifikan (p-value = 0,001) antara kemampuan berpikir kritis peserta didik SMA Negeri 1 Waru Pamekasan yang diajar dengan model pembelajaran creative problem solving (72,52 ± 7,160) dibandingkan dengan model pembelajaran konvensional (66,00 ± 6,298), (2) ada perbedaan yang signifikan (p-value = 0,000) antara kemampuan literasi matematika peserta didik SMA Negeri 1 Waru Pamekasan yang diajar dengan model pembelajaran creative problem solving (69,40 ± 6,976) dibandingkan dengan model pembelajaran konvensional (62,60 ± 5,091). Kata Kunci: Model Pembelajaran Creative Problem Solving, Kemampuan Berpikir Kritis, Kemampuan Literasi Matematika.