Tujuan dari penelitian ini adalah memperoleh gambaran penerapan model pembelajaran berbasis proyek pada materi pencemaran lingkungan yang dapat meningkatkan Literasi STEM siswa SMA serta memperoleh gambaran peningkatan Literasi STEM siswa setelah implementasi model pembelajaran berbasis proyek. Penelitian ini menggunakan metode kuantitatif menggunakan desain penelitian quasi eksperimental dengan rancangan The Matching only Pretest-Posttest Control Group Design. Subjek pada penelitian ini adalah siswa kelas X SMAN 1 Cigombong dengan pengambilan menggunakan dua kelompok subjek dengan menggunakan teknik purposive sampling. Sampel kelas eksperimen berjumlah 35 orang dan kelas kontrol berjumlah 36 orang sehingga keseluruhan subjek penelitian berjumlah 71 orang. Keterlaksanaan pembelajaran diobservasi menggunakan lembar observasi aktifitas guru dan siswa. Hasil Literasi STEM setiap kelompok diukur dengan menggunakan tes pilihan ganda berjumlah 25 soal yang memuat indikator literasi STEM. Respon siswa terhadap model pembelajaran dijaring dengan menggunakan angket skala likert. Dari hasil analisis observasi diperoleh bahwa keterlaksanaan pembelajaran berlangsung dengan sangat baik, prosentase keaktifan siswa juga menunjukkan hasil sangat baik. Hasil analisis data diketahui bahwa pencapaian rerata N_Gain Literasi STEM pada kelas eksperimen termasuk kategori sedang. Sedangkan kelas kontrol memperoleh pencapaian literasi STEM termasuk dalam kategori rendah. Hasil Uji beda t-test menunjukkan bahwa perolehan STEM literasi lebih baik dibandingkan dengan kelas kontrol. Sebagian besar siswa memberikan tanggapan positif terhadap model pembelajaran berbasis proyek, mereka merasa senang, puas dan meningkatkan motivasi dalam belajar. Kata Kunci: Literasi STEM, Pembelajaran Berbasis Proyek, Pencemaran Lingkungan.