Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh model pembelajaran kontekstual dan kemampuan berpikir kritis terhadap literasi sains siswa SMA kelas X. Penelitian ini dilakukan pada siswa kelas X SMAN 4 Kota Tangerang dan SMAN 11 Kabupaten Tangerang. Metode kuasi eksperimen dengan desain penelitian Anava dua jalur (treatment by level 2 x 2) diimplementasikan dalam penelitian ini. 80 orang siswa sebagai sampel penelitian dipilih menggunakan teknik purposive sampling. Siswa pada kelas eksperimen belajar menggunakan model Science, Technology and Society (STS). Sementara, siswa pada kelas kontrol belajar menggunakan model Contextual Teaching and Learning (CTL). Kesimpulan dari penelitian ini, antara lain: literasi sains siswa yang diberikan model STS lebih tinggi dibandingkan siswa yang diberikan model CTL; terdapat pengaruh interaksi antara model pembelajaran dan kemampuan berpikir kritis terhadap literasi sains siswa; literasi sains siswa yang diberikan model STS lebih tinggi dibandingkan siswa yang diberikan model CTL pada kelompok siswa yang memiliki kemampuan berpikir kritis tinggi; dan literasi sains siswa yang diberikan model STS lebih rendah dibandingkan siswa yang diberikan model CTL pada kelompok siswa yang memiliki kemampuan berpikir kritis rendah.