Model penilaian pada kurikulum 2013 mengadaptasi model penilaian standar internasional, yang diharapkan dapat membantu siswa untuk meningkatkan kemampuan berpikir tingkat tinggi (Higher Order Thinking). Domain proses kognitif yang termasuk dalam kemampuan berpikir tingkat tinggi (Higher Order Thinking) adalah domain analisis (C4), evaluasi (C5) dan mencipta (C6). Salah satu perbedaan siswa yang harus diperhatikan oleh guru adalah perbedaan dalam proses berpikir siswa ketika menyelesaikan soal matematika. Model pembelajaran Aptitude Treatment Interaction (ATI) adalah sebuah model pembelajaran yang menyesuaikan pembelajaran dengan karakteristik kemampuan siswa, sehingga model pembelajaran tersebut efektif digunakan untuk individu tertentu sesuai dengan kemampuannya masing-masing. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui bagaimana proses berpikir siswa berkemampuan tinggi, sedang dan rendah dalam menyelesaikan soal Higher Order Thinking (HOT) melalui model pembelajaran Aptitude Treatment Interaction (ATI). Penelitian ini menggunakan prosedur penelitian Mix methode, dengan subjek yang diambil dari siswa SMP Negeri 3 Banda Aceh. Data penelitian ini adalah data observasi, test dan wawancara. Hasil penelitian menunjukkan bahwa model pembelajaran Aptitude Treatment Interaction (ATI) tidak langsung berdampak pada proses berpikir siswa dalam menyelesaikan soal Higher Order Thinking (HOT), namun sangat berpengaruh pada aktivitas siswa selama pembelajaran berlangsung. Hal ini dikarenakan kemampuan berpikir tingkat tinggi siswa masih rendah dan siswa belum terbiasa dengan soal-soal HOT.