Tesis ini meneliti penerapan Project-Based Learning dalam mengoptimalkan kompetensi abad 21 pada siswa Sekolah Dasar Insan Cendekia Madani BSD. Penelitian ini menggunakan metode penelitian deskriptif kualitatif dengan pendekatan studi kasus. Data dikumpulkan melalui observasi, wawancara, dan analisis dokumen guna memperoleh pemahaman mendalam mengenai efektivitas penerapan PBL dalam meningkatkan keterampilan siswa. Hasil penelitian menunjukkan beberapa hal sebagai berikut: Pertama model Project-Based Learning telah dilaksanakan secara sistematis melalui tiga tahap utama: perencanaan, pelaksanaan, dan evaluasi. Dalam pelaksanaannya, guru berperan aktif sebagai fasilitator yang membimbing siswa untuk menentukan topik, merumuskan masalah, melakukan observasi, mengumpulkan referensi, menyusun karya tulis ilmiah, hingga mempresentasikannya. Penerapan model ini terbukti mampu meningkatkan kompetensi abad ke-21, khususnya dalam aspek berpikir kritis dan kolaborasi (rata-rata skor 3,65), kemampuan menulis ilmiah (3,55), serta keterampilan komunikasi dalam presentasi (3,49) pada skala penilaian 1 sampai 4. Kedua, penelitian ini juga menemukan beberapa tantangan dalam pelaksanaannya, seperti terbatasnya waktu pengerjaan proyek, kurangnya pelatihan guru dalam pendekatan ilmiah, belum optimalnya kurikulum yang mendukung kegiatan proyek ilmiah, serta kebutuhan terhadap infrastruktur dan sumber daya pendukung. Oleh karena itu, diperlukan perencanaan kurikulum yang lebih terintegrasi, pelatihan berkelanjutan bagi guru, serta penyediaan lingkungan belajar yang mendukung agar model pembelajaran ini dapat diterapkan secara lebih efektif dan berkelanjutan. Secara keseluruhan, pembelajaran berbasis proyek karya tulis ilmiah memiliki potensi besar dalam mengembangkan keterampilan abad ke-21 yang relevan bagi peserta didik di era global.