Ο κύκλος Stirling είναι ένας τύπος αναγεννητικού θερμοδυναμικού κύκλου που είναι ικανός να χρησιμοποιεί ένα αυτόνομο ρευστό εργασίας και ένα εσωτερικό συστατικό ανταλλαγής θερμότητας, είτε για τη μετατροπή της θερμότητας σε μηχανική κίνηση είτε το αντίστροφο. Αυτό κάνει τον κύκλο Stirling χρήσιμο σε κινητήρες, αντλίες θερμότητας, ψύξη και πολλές άλλες εφαρμογές. Ένας αριθμός διαφορετικών σχεδίων κινητήρων χρησιμοποιούν τον κύκλο Stirling, οι περισσότεροι από τους οποίους περιέχουν είτε έναν είτε δύο κύλινδρους. Ανεξάρτητα από το συγκεκριμένο σχέδιο, ένας κινητήρας που χρησιμοποιεί αυτόν τον κύκλο περνά από τα τέσσερα στάδια συμπίεσης, προσθήκης θερμότητας, διαστολής και αφαίρεσης θερμότητας.
Υπάρχει ένας αριθμός διαφορετικών μηχανών εξωτερικής καύσης, καθένας από τους οποίους χρησιμοποιεί διαφορετικό τύπο θερμοδυναμικού κύκλου. Οι ατμομηχανές λειτουργούν σύμφωνα με τις αρχές του κύκλου Rankine, ο οποίος χρησιμοποιεί ένα λειτουργικό ρευστό, όπως το νερό, τόσο σε υγρή όσο και σε αέρια κατάσταση. Πρέπει να προστίθενται επιπλέον υγρά από καιρό σε καιρό, μειώνοντας την απόδοση αυτών των συστημάτων. Ο κύκλος Stirling, ο οποίος επινοήθηκε αρχικά το 1816 ως αντίπαλος του κύκλου Rankine, χρησιμοποιεί ένα λειτουργικό ρευστό που είναι σφραγισμένο μέσα στο σύστημα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το υγρό εργασίας που χρησιμοποιείται στους κινητήρες Stirling είναι ο αέρας.
Η βασική ιδέα πίσω από τον κύκλο Stirling περιστρέφεται γύρω από τη θέρμανση και την επακόλουθη ψύξη ενός μόνο όγκου ρευστού εργασίας. Αυτό προκαλεί τη θερμική διαστολή και συστολή του ρευστού, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτέλεση μηχανικών εργασιών. Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτό επιτυγχάνεται με την προσάρτηση εμβόλων σε ένα σφόνδυλο. Καθώς το ρευστό μέσα στο σύστημα διαστέλλεται και συστέλλεται, τα έμβολα οδηγούνται πάνω-κάτω, γεγονός που προκαλεί την περιστροφή του σφόνδυλου. Ο κύκλος Stirling αναφέρεται ως κύκλος αναγέννησης λόγω του γεγονότος ότι το ρευστό είναι αυτόνομο και ο ίδιος όγκος υγρού χρησιμοποιείται τόσο στον θάλαμο συμπίεσης όσο και στον θάλαμο διαστολής.
Η χρήση του κύκλου Stirling δεν περιορίζεται στους κινητήρες, καθώς η διαδικασία είναι επίσης αναστρέψιμη. Αυτό σημαίνει ότι είναι δυνατό μια συσκευή που χρησιμοποιεί αυτόν τον κύκλο να λειτουργεί ως αντλία θερμότητας εάν παρέχεται μηχανική ισχύς. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται εξωτερική μηχανική ισχύς για την κίνηση των εμβόλων, τα οποία αντλούν το υγρό εργασίας μεταξύ του θαλάμου διαστολής και του θαλάμου συμπίεσης. Ανάλογα με τον τρόπο ρύθμισης μιας συσκευής, αυτή η αντιστροφή του κύκλου μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε αντλία θερμότητας, συσκευή ψύξης ή οποιαδήποτε άλλη εφαρμογή που απαιτεί μεταφορά θερμικής ενέργειας.