Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui: (1) hasil belajar psikomotor siswa dan (2) ketuntasan hasil belajar kognitif siswa setelah diterapkan model kooperatif tipe Two Stay Two Stray pada materi pengukuran. Penelitian ini merupakan penelitian pre-experimental menggunakan desain one-shot case study. Sampel penelitian adalah kelas X MIPA 1 dengan jumlah 40 siswa. Instrumen yang digunakan dalam penelitian adalah lembar penilaian kegiatan siswa dalam melakukan percobaan dan soal tes hasil belajar kognitif. Hasil penelitian menunjukkan hasil belajar psikomotor siswa tiap aspek dari 3 komponen psikomotor yang diamati, komponen moving (P1) memperoleh nilai rata-rata 3,39 (baik sekali), komponen manipulating (P2) memperoleh nilai rata-rata 3,03 (baik) dan komponen communicating (P3) memperoleh nilai rata-rata 2,88 (baik). Hasil belajar psikomotor siswa per individu diperoleh 6 siswa dengan nilai baik sekali, 4 siswa memperoleh nilai baik, 16 siswa memperoleh nilai cukup dan 10 siswa memperoleh nilai kurang. Hasil belajar kognitif siswa kelas X MIPA 1 pada materi pengukuran diperoleh 26 siswa tuntas dan 14 siswa tidak tuntas atau ketuntasan klasikal siswa sebesar 65%.