Kemandirian belajar merupakan salah satu kompetensi penting yang perlu dimiliki siswa dalam menghadapi tuntutan pembelajaran abad ke-21, khususnya pada pembelajaran matematika yang menuntut kemampuan berpikir logis, kritis, dan pemecahan masalah. Perbedaan karakteristik kemandirian belajar siswa diduga berkaitan dengan kemampuan kognitif yang dimiliki masing-masing individu. Penelitian ini bertujuan untuk mendeskripsikan karakteristik kemandirian belajar siswa berdasarkan kemampuan kognitif dalam pembelajaran matematika di SMK Muhammadiyah Abung Semuli. Penelitian menggunakan pendekatan deskriptif kualitatif dengan tiga subjek penelitian yang mewakili kategori kemampuan kognitif tinggi, sedang, dan rendah. Data dikumpulkan melalui tes kemampuan kognitif, angket kemandirian belajar, wawancara mendalam, observasi, dan dokumentasi. Analisis data dilakukan menggunakan model Miles, Huberman, dan Saldaña yang meliputi reduksi data, penyajian data, dan penarikan kesimpulan, sedangkan keabsahan data diperoleh melalui triangulasi sumber dan teknik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa siswa dengan kemampuan kognitif tinggi memiliki karakteristik kemandirian belajar yang baik pada seluruh indikator, meliputi percaya diri, disiplin, inisiatif belajar, tanggung jawab, kemampuan belajar tanpa bergantung kepada orang lain, serta kemampuan memandang kesulitan sebagai tantangan. Siswa dengan kemampuan kognitif sedang menunjukkan karakteristik kemandirian belajar yang cukup baik, sedangkan siswa dengan kemampuan kognitif rendah masih menunjukkan ketergantungan terhadap bantuan guru maupun teman dalam menyelesaikan permasalahan matematika. Temuan ini menunjukkan bahwa kemampuan kognitif berkaitan dengan karakteristik kemandirian belajar siswa dalam pembelajaran matematika.