Keterampilan berpikir kritis dan kreatif berpeluang besar untuk dikembangkan dalam pelaj aran matematika. Desain penelitian pada penelitian kuantitatif ini adalah quasi-experiment. Sampel pada penelitian ini adalah siswa kelas V SDN 07 Mandau Kabupaten Bengkalis. Instrumen pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian ini berupa tes berpikir kritis dan kreatif. Berdasarkan hasil pengujian diketahui bahwa kemampuan awal antara siswa di kelas eksperimen dan kelas kontrol adalah sama. Uji hipotesis terhadap hasil postest setelah perlakuan pada kelas eksperimen ketahui terdapat perbedaan yang signifikan dari rata-rata skor postest. Dari hasil pengujian lebih lanjut didapatkan adanya pengaruh penerapan pembelajaran berdiferensiasi di kelas eksperimen terhadap peningkatan keterampilan berpikir kritis dan kreatif siswa dalam materi matematika. Mengacu dari hasil perhitungan uji N-Gain score didapatkan hasil yang menunjukkan bahwa nilai rata-rata N-Gain Score untuk keterampilan berpikir kritis pada kelas eksperimen sebesar 61,08 atau 61,1 % termasuk dalam kategori cukup efektif sedangkan kelas kontrol sebesar 29,65 atau 29,7 % termasuk dalam kategori tidak efektif. Sedangkan skor rata-rata N-Gain Score untuk keterampilan berpikir kreatif pada kelas eksperimen sebesar 59,20 atau 59,2 % termasuk dalam kategori cukup efektif sedangkan kelas kontrol adalah sebesar 45,30 atau 45,3 % termasuk dalam kategori kurang efektif. Sedangkan dari hasil pengelompokkan siswa berdasarkan kemampuan belajar pada kelas eksperimen didapatkan rata-rata skor postest keterampilan berpikir kritis dan kreatif siswa kelompok atas lebih tinggi dibandingkan siswa pada kelompok tengah dan kelompok bawah. Dari N-Gain Score diketahui peningkatan keterampilan berpikir kritis sebesar 72,26 % pada kelompok atas berada pada kategori tinggi, 57,76 % pada kelompok tengah dengan kategori sedang, dan 54,70 % pada kelompok bawah dengan kategori sedang. Sedangkan N-Gain Score untuk peningkatan keterampilan berpikir kreatif diperoleh kelompok atas dengan kategori tinggi sebesar 75,99 %, kelompok tengah dengan kategori sedang sebesar 52,52 %, dan kelompok bawah dengan kategori tinggi sebesar 51,47 %. Artinya penerapan pembelajaran berdiferensiasi tidak berpengaruh pada pengelompokkan siswa berdasarkan kemampuan belajarnya.