Penelitian ini bertujuan untuk: (1) Mengetahui implementasi sistem pembelajaran e-learning di PAI UMY. (2) Mengetahui tingkat critical thinking skill mahasiswa PAI UMY angkatan 2017. (3) Menganalisis besar pengaruh sistem pembelajaran e- learning di PAI UMY terhadap peningkatan critical thinking skill mahasiswa PAI UMY angkatan 2017 Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif dengan jenis penelian survei. Data dikumpulkan menggunakan observasi, angket (model skala likert), wawancara, dan dokumentasi. Analisis data menggunakan uji statistik deskriptif dan uji regresi linear sederhana. Adapun hasil penelitiannya yaitu: (1) Implementasi sistem pembelajaran elearning di Program Studi Pendidikan Agama Islam Universitas Muhammadiyah Yogyakarta dapat dikategorikan sedang dengan persentase 45,5%. (2) Tingkat critical thinking skill mahasiswa Program Studi Pendidikan Agama Islam Universitas Muhammadiyah Yogyakarta angkatan 2017 dapat dikategorikan sedang dengan persentase 60,7%. (3) Hasil analisis data menunjukan nilai sig, 0,000 < 0,05 artinya bahwa ada pengaruh signifikan implementasi sistem pembelajaran e-learning terhadap critical thinking skill mahasiwa Program Studi Pendidikan Agama Islam Universitas Muhammadiyah Yogyakarta angkatan 2017 dengan besar pengaruh 24,7%.