Tingkat kesulitan pada soal matematika ditentukan berdasarkan kemampuan berpikir siswa yang dipengaruhi oleh kecenderungan berpikir dominasi otak kiri dan dominasi otak kanan. Penelitian ini bertujuan untuk mendeskripsikan kemampuan berpikir siswa menyelesaikan soal berbasis HOTS ditinjau dari dominasi otak terhadap mata pelajaran matematika. Jenis penelitian kualitatif studi kasus terhadap siswa kelas V SD Negeri Gebangsari 03. Pengambilan subjek menggunakan purposive sampling, 3 dominasi otak kiri dan 3 dominasi otak kanan. Pengumpulan data penelitian adalah teknik angket, tes tertulis, dan wawancara. Hasil penelitian bahwa siswa dominasi otak kiri memiliki kemampuan proses berpikir HOTS dengan pencapaian tingkat kognitif mengingat, memahami, mengaplikasikan, menganalisis, mengevaluasi, dan menciptakan. Sedangkan siswa dominasi otak kanan memiliki kemampuan berpikir dengan pencapaian tingkat kognitif mengingat, memahami, mengaplikasikan, dan mengkreasi. Sehingga dapat disimpulkan bahwa siswa dominasi otak kiri lebih efektif dan efisien daripada siswa dominasi otak kanan dalam menyelesaikan soal matematika berbasis HOTS.

Kata Kunci: Pembelajaran matematika, soal HOTS, dominasi otak kiri, dominasi otak kanan.