Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan Chemical Identity Thinking (CIT) yang dimiliki siswa melalui model pembelajaran Problem Based Learning dalam materi redoks dan elektrokimia. Penelitian ini melibatkan 38 siswa sekolah menengah di kelas kimia. Metode kualitatif dilakukan dengan beberapa tekhnik pengolahan data yaitu wawancara, penilaian CIT, penulisan jurnal reflektif, dan observasi kelas. Pembelajaran dilaksanakan melalui studi kasus yang berkaitan dengan Chemical Identity beberapa zat dan aplikasinya. Metode model pembelajaran Problem Based Learning telah mempengaruhi CIT yang dimiliki siswa. Peningkatan CIT terjadi dalam delapan kategori (kegunaan fungsional, sifat fisik, asal-usul, kenampakkan hasil reaksi, sifat turunan, sifat kimia, struktur mikroskopik, interaksi komponen zat) telah ditunjukkan dalam proses berpikir siswa. Pada awal pembelajaran banyak siswa yang menggunakan pola pikir objectivization pada kategori Functional Usage dengan nilai tertinggi sebesar 55% pada zat oksigen. Kemudian setelah proses pembelajaran, CIT yang dimiliki siswa meningkat pada pola pikir interactionism pada kategori Emergence dengan nilai tertinggi sebesar 33% pada zat perak. Peningkatan CIT yang dimiliki siswa sebanding dengan tingginya tingkat pemahaman kimia terhadap konsep redoks dan elektrokimia. Tingkat pemahaman siswa terhadap konsep mencapai 73%. Selain itu, pengembangan CIT dapat membantu siswa untuk menerapkan pengetahuan kimia untuk memecahkan masalah dalam kehidupan sehari-hari.