Model pembelajaran mempengaruhi motivasi dan hasil belajar Biologi siswa sekolah menengah atas. Berdasarkan observasi awal, diketahui bahwa pembelajaran Biologi di kelas X-1 SMA Negeri 7 Malang memiliki beberapa ciri, yaitu (1) motivasi belajar siswa cenderung kurang, (2) dalam menyelesaikan suatu tugas, siswa dengan karakteristik yang sama cenderung mengelompok sehingga terbentuk kelompok homogen yang tidak seimbang di kelas, dan (3) metode ceramah yang diterapkan oleh guru tidak menarik minat siswa sehingga mempengaruhi hasil belajarnya. Berdasarkan kondisi tersebut maka dilakukan penelitian dengan menggunakan pembelajaran kooperatif model Group Investigation (GI) untuk meningkatkan motivasi dan hasil belajar Biologi siswa. Jenis penelitian ini adalah penelitian tindakan kelas dengan menggunakan pendekatan kualitatif dan dirancang dalam dua siklus. Hasil penelitian menunjukkan penerapan pembelajaran kooperatif model GI dapat meningkatkan motivasi dan hasil belajar Biologi siswa. Motivasi belajar siswa meningkat sebesar 31,48% yaitu dari 46,15% dengan kategori cukup pada siklus I menjadi 77,63% dengan kategori baik pada siklus II. Hasil belajar siswa juga mengalami peningkatan, terlihat dari nilai rata-rata siswa sebesar 81,94% pada siklus I menjadi 89,18% pada siklus II dan siswa yang tuntas belajar juga mengalami peningkatan dari 79,49% pada siklus I menjadi 97,44 % pada siklus II. Hasil angket juga menunjukkan bahwa siswa menyukai dan lebih termotivasi untuk belajar Biologi setelah mengikuti pembelajaran dengan pembelajaran kooperatif model GI.