Keterampilan argumentasi ilmiah merupakan salah satu kompetensi abad ke-21 yang masih perlu ditingkatkan dalam pembelajaran biologi. Penelitian ini bertujuan menganalisis efektivitas integrasi Socio-Scientific Issues (SSI) dalam model Problem-Based Learning (PBL) terhadap peningkatan keterampilan argumentasi siswa pada materi ekosistem di SMAN 1 Jamblang. Penelitian menggunakan metode kuasi eksperimen dengan desain Nonequivalent Control Group Design yang melibatkan 85 siswa, terdiri atas 41 siswa kelas eksperimen dan 44 siswa kelas kontrol. Kelas eksperimen memperoleh pembelajaran PBL berbasis SSI, sedangkan kelas kontrol memperoleh pembelajaran PBL tanpa pendekatan SSI. Data dikumpulkan melalui tes argumentasi (pretest-posttest), lembar observasi, dan angket respons siswa, kemudian dianalisis menggunakan uji N-Gain dan Mann–Whitney U. Hasil penelitian menunjukkan pembelajaran SSI-PBL terlaksana sangat baik, dengan N-Gain kelas eksperimen (8,03%) lebih tinggi dan berbeda signifikan dibandingkan kelas kontrol (3,49%) (Z = -3,201; p = 0,001; r ≈ 0,35, efek sedang). Meskipun demikian, kedua nilai N-Gain masih tergolong kategori rendah menurut kriteria Hake (1999), sehingga peningkatan tersebut perlu dimaknai sebagai keunggulan relatif, bukan penguasaan argumentasi tingkat tinggi. Respons siswa terhadap SSI-PBL berada pada kategori sangat kuat (80,9%). Temuan ini mengindikasikan bahwa integrasi SSI-PBL berpotensi menjadi alternatif strategi pembelajaran kontekstual yang mendukung pengembangan keterampilan berpikir tingkat tinggi, khususnya melatih komponen rebuttal yang jarang dilatih pada pembelajaran konvensional.