Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan kemampuan berpikir kritis peserta didik melalui penerapan pendekatan pembelajaran Science, Technology, Engineering, Arts, And Mathematics (STEAM) dengan menggunakan Project Based Learning dalam pembelajaran kimia. Penelitian ini dilaksanakan di SMAN 107 Jakarta pada semester genap tahun ajaran 2016/2017. Subjek penelitian adalah peserta didik kelas XI MIA 3 di SMAN 107 Jakarta. Metode penelitian yang digunakan yaitu metode penelitian kualitatif dengan paradigma interpretivism. Instrumen yang digunakan dalam penelitian ini adalah lembar observasi, reflektif jurnal, wawancara, tes kemampuan berpikir kritis pada materi larutan asam dan basa, dan dokumentasi. Penerapan pendekatan STEAM dilakukan dengan melaksanakan tahapan pembelajaran sesuai dengan tahapan pembelajaran berbasis proyek yaitu diawali dengan memberikan pertanyaan esensial, membuat perencanaan proyek, menyusun jadwal, memonitor kegiatan dan kemajuan proyek, menilai dan menguji hasil, dan mengevaluasi pengalaman. Hasil penelitian menunjukkan bahwa melalui penerapan pendekatan STEAM menggunakan pembelajaran berbasis proyek dapat mengembangkan kelima aspek kemampuan berpikir kritis peserta didik, yaitu; aspek memberikan penjelasan sederhana, aspek membangun keterampilan dasar, aspek menyimpulkan, aspek membuat penjelasan lebih lanjut, dan aspek dalam membuat strategi dan taktik. Secara keseluruhan, dapat disimpulkan bahwa melalui penerapan pendekatan STEAM dengan menggunakan Project Based Learning dapat mengembangkan kemampuan berpikir kritis peserta didik.