Двигатель Стирлинга работает на основе постоянно чередуемых нагревании и охлаждении рабочего тела в закрытом цилиндре. 14 Обычно в роли рабочего тела выступает воздух, но также используются водород и гелий. 1

Рабочий цикл двигателя Стирлинга состоит из четырёх этапов: 2

1. Нагрев воздуха (или другого газа) в основании цилиндра. 2 Разогретый внутри него воздух создаёт давление, которое заставляет рабочий поршень двигаться вверх. 2
2. Движение маховика. 2 Он с помощью толкающей штанги отправляет вытеснительный поршень вниз, который выдавливает разогретый воздух вверх в охлаждающую камеру. 2
3. Остывание и сжатие воздуха в камере. 2 Воздух остывает и сжимается, давая возможность рабочему поршню опуститься вниз. 2
4. Движение вытеснительного поршня вверх. 2 Он вытесняет охлаждённый воздух в основание цилиндра, после чего цикл возобновляется. 2