Latar Belakang: Dalam pencapaian aspek kognitif, afektif, dan psikomotor mahasiswa diperlukan adanya metode pembelajaran inovatif yang terintegrasi dalam proses pembelajaran di kelas maupun di laboratorium. Model siklus belajar 5E dengan PBL merupakan salah satu metode inovatif yang terintegrasi pada kedua komponen tersebut yang memunculkan pemahaman dalam melakukan tindakan keperawatan melalui praktikum klinis. Tujuan Penelitian: Mengetahui peningkatan kemampuan kognitif, afektif, dan psikomotor mahasiswa sebelum dan sesudah menggunakan model siklus belajar 5E dengan PBL di Akper Samawa Sumbawa dan Poltekkes Mataram Prodi Keperawatan Bima yang menggunakan metode konvensional. Metode Penelitian: Desain penelitian yang digunakan adalah kuasi eksperimen dengan pendekatan pre-test post-test with control group. Sampel penelitian adalah mahasiswa tingkat II dengan pembagian 28 mahasiswa di Akper Samawa Sumbawa sebagai kelompok intervensi dan 30 mahasiswa di Poltekkes Mataram Prodi Keperawatan Bima sebagai kelompok kontrol. Tekhnik analisis yang digunakan adalah uji deskriptif, Chi square, Paired t-test dan Independen t-test. Hasil Penelitian: Hasil penelitian menunjukkan bahwa penerapan model siklus belajar 5E dengan PBL dapat meningkatkan kemampuan kognitif, afektif, psikomotor mahasiswa (p=0,015, p=0,000, p=0,044). Terdapat perbedaan peningkatan signifikan kognitif, afektif, psikomotor antara kelompok intervensi dan kelompok kontrol (p=0,041, p=0,012, p=0,000). Kesimpulan: Model siklus belajar 5E dengan PBL dapat meningkatkan kemampuan kognitif, afektif, dan psikomotor Mahasiswa Diploma Keperawatan dalam Mata Kuliah KMB Sistem Muskuloskeletal di Akper Samawa Sumbawa. Akper Samawa Sumbawa dapat melakukan pelatihan pada dosen-dosen sebagai fasilitator dalam pembelajaran SCL dan adanya peningkatan sarana prasarana dalam mengakses wifi oleh mahasiswa. Penelitian selanjutnya dapat menggunakan metode ini pada institusi pendidikan yang sudah menerapkan pendekatan pembelajaran SCL.