Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan dan mendeskripsikan model pembelajaran kooperatif tipe two stay two stray pada kemampuan pemahaman matematis dan self confidence siswa. Jenis penelitian ini adalah penelitian kuantitatif dengan metode eksperimen. Hasil penelitian menunjukkan: (1) aktivitas siswa dengan menggunakan model pembelajaran kooperatif tipe two stay two stray baik dengan rata-rata persentase selama tiga pertemuan adalah sebesar 78,17%. (2) pembelajaran dengan model pembelajaran kooperatif tipe two stay two stray dapat meningkatkan kemampuan pemahaman matematis siswa pada setiap indikator, nilai gain pada indikator 1 yaitu sebesar 0,88, nilai gain pada indikator 2 yaitu sebesar 0,65, nilai gain pada indikator 3 yaitu sebesar 0,62, nilai gain pada indikator 4 yaitu sebesar 0,68, nilai gain pada indikator 5 yaitu sebesar 0,58, nilai gain pada indikator 6 yaitu sebesar 0,58. (3) pembelajaran dengan model pembelajaran kooperatif tipe two stay two stray dapat meningkatkan kemampuan pemahaman matematis siswa secara keseluruhan yaitu dengan nilai gain yang didapat sebesar 0,63. (4) self confidence siswa terhadap pembelajaran matematika dengan menggunakan model pembelajaran kooperatif tipe two stay two stray terlihat sudah sangat baik dalam mengikuti pembelajaran. Hal ini terlihat dari sikap positif siswa sangat tinggi terhadap  pembelajaran matematika dengan menggunakan model pembelajaran kooperatif tipe two stay two stray  yaitu sebesar 80,00%.