Salah satu alternatif pembelajaran yang dapat meningkatkan kemampuan pemahaman matematis siswa adalah dengan melalui model pembelajaran Problem Based Learning dan model pembelajaran Group Investigation. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan kemampuan matematis antara siswa yang menggunakan model pembelajaran PBL dan  model pembelajaran GI, untuk mengetahui respons siswa terhadap pembelajaran matematika dengan menggunakan model pembelajaran PBL, serta untuk mengetahui respons siswa terhadap pembelajaran matematika dengan menggunakan model pembelajaran GI. Hipotesis dalam penelitian ini adalah “Terdapat perbedaan kemampuan pemahaman matematis siswa antara yang menggunakan model pembelajaran PBL dengan siswa yang menggunakan model pembelajaran GI”. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan populasi seluruh siswa kelas VIII SMP Negeri 2 Jalaksana yang sampelnya dipilih secara random sampling yaitu kelas VIII A dan VIII B. Hasil analisis penelitian menunjukkan bahwa terdapat perbedaan kemampuan pemahaman matematis siswa yang menggunakan model pembelajaran PBL dengan kemampuan pemahaman matematis siswa yang menggunakan model pembelajaran GI dalam pokok bahasan relasi dan fungsi pada kelas VIII SMP Negeri 2 Jalaksana. Kemampuan pemahaman matematis siswa yang menggunakan model pembelajaran GI lebih baik daripada siswa yang menggunakan model pembelajaran PBL. Kata kunci: kemampuan pemahaman matematis, model pembelajaran Problem Based Learning, model pembelajaran Group Investigation.