Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dan menganalisis pengaruh model pembelajaran Problem-Based Learn;ng (PBL) berbasis deep learning terhadap kemampuan berpikir kritis dan disposisi matematis siswa sekolah dasar. Penelitian dilaksanakan pada siswa kelas V SD Gugus 3 Kuta. Jenis penelitian yang digunakan adalah kuasi eksperimen dengan desain non-equivalent control group design. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah model PBL berbasis deep learning, sedangkan variabel terikat adalah kemampuan berpikir kritis dan disposisi matematis siswa. Teknik pengumpulan data dilakukan melalui tes kemampuan berpikir kritis dan angket disposisi matematis. Data dianalisis menggunakan uji prasyarat berupa uji normalitas dan homogenitas, dilanjutkan dengan uji N-Gain, uji Mann-Whitney, serta uji korelasi antarvariabel. Basil penelitian menunjukkan bahwa: ( 1) terdapat pengaruh signifikan model PBL berbasis deep learning terhadap peningkatan kemampuan berpikir kritis siswa; (2) terdapat pengaruh signifikan model PBL berbasis deep learning terhadap disposisi matematis siswa; dan (3) model PBL berbasis deep learning efektif meningkatkan kemampuan bcrpikir kritis dan disposisi matematis secara simultan. Temuan ini mengandung arti bahwa semakin optimal penerapan PBL berbasis deep learning, maka semakin tinggi kemampuan berpikir kritis dan semakin positif disposisi matematis siswa.