Países de la Unión Europea están centrando su interés en considerar una reforma curricular en los diferentes niveles educativos que incorpore la integración de las áreas STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics). Estudios recientes aseguran que una metodología activa, práctica y motivacional puede promover el desarrollo de las competencias y la adquisición de un aprendizaje significativo de los contenidos. El objetivo principal de este trabajo de investigación ha sido comprobar la eficacia didáctica de experiencias manipulativas STEM en estudiantes de educación primaria. La muestra, seleccionada aleatoriamente, ha estado constituida por 285 alumnos de entre 8-12 años de edad, pertenecientes a diferentes centros escolares. El diseño de la investigación ha sido de tipo experimental con pre-test, post-test, grupos de control y grupos experimentales. Los grupos de control han seguido una metodología más tradicional en el aula de ciencias. Los grupos experimentales han seguido una metodología basada en la utilización de experiencias manipulativas STEM en el aula. El análisis de los datos obtenidos en los diferentes instrumentos de medida ha relevado la existencia de ideas previas ante contenidos STEM en el alumnado de primaria. Por otro lado, los resultados confirman que las sesiones didácticas basadas en experiencias prácticas y manipulativas STEM producen una cierta mejora cognitiva. Los grupos experimentales obtienen mejores calificaciones en el post-test frente a los alumnos del grupo de control. Se concluye además que el uso de este tipo de experiencias en el aula de primaria puede mejorar las actitudes y emociones que tienen los alumnos hacia las áreas STEM, lo que conlleva un posterior beneficio académico y personal en este colectivo así como un posible creciente número de futuras vocaciones científico-tecnológicas.