Penelitian ini bertujuan mendeskripsikan berpikir relasional siswa SMA dalam memecahkan masalah matematika ditinjau dari gaya belajar. Subjek penelitian ini adalah tiga siswa SMA Muhammadiyah 3 Tulangan kelas X MIPA 4 yang masing-masing mempunyai gaya belajar visual, auditorial, dan kinestetik. Metode pengumpulan data pada penelitian ini adalah pemecahan masalah dengan think aloud dan wawancara yang mendalam tentang hasil pemecahan masalah subjek. Semua data direkam secara audio pada saat wawancara dan secara audio serta visual pada saat pemecahan masalah dengan think aloud. Hasil penelitian menunjukkan bahwa berpikir relasional dalam memahami masalah pada siswa dengan gaya belajar auditorial dan kinestetik yaitu membangun hubungan berdasarkan informasi dalam masalah atau pengetahuan sebelumnya dengan mampu menentukan unsur-unsur penting dalam masalah dan membangun hubungan dalam setiap unsur serta antar unsur dengan mengetahui hubungan dalam setiap unsur-unsur yang penting yang telah ditemukan. Sedangkan pada siswa dengan gaya belajar visual yaitu membangun hubungan berdasarkan informasi dalam masalah atau pengetahuan sebelumnya dengan mampu menentukan unsur-unsur penting dalam masalah saja. Berpikir relasional dalam membuat dan melaksanakan rencana penyelesaian pada siswa dengan gaya belajar visual, auditorial, dan kinestetik yaitu mampu membangun hubungan berdasarkan unsur informasi dalam masalah atau pengetahuan sebelumnya dengan membangun hubungan dalam memilih strategi dan melaksanakan strategi penyelesaian. Selain itu, mampu memanfaatkan hubungan konsep, sifat, atau prinsip dalam matematika dengan menggunakan simbol, sifat, atau aturan untuk menghasilkan model, membangun hubungan antara bilangan yang tidak diketahui dan operasi aljabar, dan merasionalitaskan penggunaan sifat atau operasi hitung. Pada siswa dengan gaya belajar visual, auditorial, dan kinestetik tidak melaksanakan berpikir relasional dalam memeriksa kembali.