Model pembelajaran PAI berbasis BBL merupakan salah satu alternatif yang dilakukan untuk menciptakan siswa yang kritis dan religius dalam memahami konten PAI kearah modern-konstruktif sehingga fungsional dalam kehidupan saat ini. Model ini melatarbelakangi metode mengajar dengan menerapkan karakteristik ilmiah untuk memahami materi agama Islam yang bersifat normatif-tekstualis.Pembelajaranberbasis pada fakta atau fenomena yang dapat dijelaskan dengan logika atau penalaran tertentu yang diimbangi dengan penguatan aspek normativitas ajaran Islam. Penelitian ini menghasilkan model dan produk model pembelajaran PAI berbasis BBL untuk siswa kelas V Sekolah Dasar. Metode penelitian yang digunakan adalah metode penelitian dan pengembangan (Research and Development). Data penelitian dikumpulkan melalui observasi, wawancara, angket, dan tes. Kelayakan model merujuk pada hasil penilaian teman sejawat, ahli materi, uji coba satu-satu, uji coba kelompok kecil dan uji efektivitas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa; (1) rancangan model pembelajaran PAI BBL yang dikembangkan oleh peneliti diadopsi dengan memodifikasi desain pengembangan Borg and Gall, Dick and Carey, Given dan Jensen. Draf model konseptual dikembangkan berdasarkan teori-teori yang relevan sehingga menghasilkan draf konseptual model, model prosedural 1, 2 dan 3. Proses ini menghasilkan model fisikal berupa silabus, RPP, petunjuk teknis, strategi, modul PAI, dan instrument berbentuk cetak disertai sintaks model; (2) kelayakan model pembelajaran PAI berbasis BBL menurut pakar baik dari teman sejawat, ahli materi, ahli desain grafis, ahli bahasa Indonesia dan ahli instrument menunjukkan kategori baik, sehingga model layak diaplikasikan. Menurut pengguna berdasarkan ujicoba secara one to onepada dua SD dengan subyek 12 siswa dan 2 orang guru menunjukkan kategori baik, dan ujicoba kelompok kecil yang dilakukan di tiga SD dengan subyek 30 siswa dan 4 orang guru menunjukkan model berada pada kategori baik sehingga dinyatakan layak untuk diujicobakan pada kelompok yang lebih besar; (3) berdasarkan hasil uji efektifitas, model pembelajaran PAI berbasis BBL menggunakan kelas eksperimen dan kontrol dalam meningkatkan pengetahuan diperoleh N-gain sebesar 65,45 dengan kategori “cukup efektif”, peningkatan berpikir kritis diperoleh N-gain sebesar 56,19 dengan kategori “cukup efektif”, dan aktivitas respon siswa diperlehN-gain sebesar 77,99 dengan kategori “sangat efektif”, berdasarkan data ini terbukti model PAI berbasis BBL dapat meningkatkan berpikir kritis siswa SD kelas V dibandingkan dengan pembelajaran konvensional sehingga pembelajaran berlangsung aktif, efektif, menyenangkandan bermakna. Kata kunci: Brain Based Learning, Berpikir Kritis, Pembelajaran PA