斯特林发动机是一种热力发动机，它从外部加热和冷却气缸中的气体（或空气等），并改变其体积（由于加热而膨胀，由于冷却而收缩）。工作获得外燃机 。热交换的理论效率与卡诺循环相同。苏格兰的的牧师，罗伯特·斯特林是1816年发明，名称即源于此。

斯特林发动机是理想的实现卡诺循环的热力发动机。它有潜力以任何可能的热机的最高效率将热能转化为功。将热能转换为功（机械能）的效率不能超过卡诺循环，实际上不能达到与卡诺循环相同的热效率，但斯特林发动机从热能转换的效率为据说它最接近卡诺循环。在实际的装置中，大部分燃烧热流到气体以外的部分并被浪费掉，并且需要复杂的结构来达到理论效率。

随着高温部分和低温部分之间的温差的增加，热效率变得更高，并且输出的上限受到封闭在内部的气体的热容量的限制，因此单位体积的输出较小，并且为了获得足够的输出缺点是设备变大，并且设备越大，移动内部气体所需的能量越大，损失增加越多。

即使对于不需要担心体积的固定装置（例如发电厂），由于高热效率，增加设备成本的缺点也比节省燃料成本的好处更大。柴油发动机和蒸汽涡轮机具有较差，实际使用的场景是非常有限的。另外，输出响应差，使其不适用于诸如汽车和摩托车之类的车辆，并且仅适用于要求噪声性能而不是效率的特殊情况下，例如潜艇的辅助动力（AIP）。没有往绩记录。在这种情况下，即使理论效率最高，它实际上也是实用性很低的机构。

为了用于潜艇等，发动机内部使用了气态高压氦气。由于氦具有大的比热容量，因此通过增加压力来增加密度，从而增加了单位体积的输出，并减小了尺寸。但是，氦气（一种气体）存在泄漏的问题，即它会通过很小的间隙泄漏，因此制造过程需要先进的密封技术，这也会增加成本。在噪音方面，出现了一种潜艇，该潜艇用锂离子二次电池代替了AIP而没有活动部件。

• 可以实现接近卡诺循环的热效率。
• 如果是制冷循环，则可以实现较高的性能系数。
• 可以使用各种各样的热源。
• 负荷追随性较差（这是因为不能进行如内燃机那样在一个周期内将大量燃料供给气缸的操作）。
• 由于没有像内燃机这样的爆炸，因此运行安静。
• 发动机的每单位体积的输出低，并且如果试图获得大的输出，则发动机变得更大且更重。
  • 为了弥补该缺点，采取了通过使用比热容量大的高压气体作为内部气体来提高单位体积质量的措施。
• 由于没有高压段，因此爆炸的风险很低（与蒸汽机相比，它的最大优点是）。
  • 由于内部气体的压力增加以提高效率，因此不再是优点。
• 由于管道不需要耐热和耐压的结构，因此易于创建和维护。
  • 该优点在现代实用设备中失去了，相反，耐压密封和维护变得复杂。

如果斯特林发动机的循环是反向循环，它也可以作为冰箱（热泵）运行，并且有一个使用此属性的冰箱。它用于低温应用，并用于液氮冷却，红外设备和超导磁体冷却。