Stirlingov cikel je vrsta regenerativnega termodinamičnega cikla, ki je sposoben uporabiti samostojno delovno tekočino in notranjo komponento za izmenjavo toplote za pretvarjanje toplote v mehansko gibanje ali obratno. Zaradi tega je Stirlingov cikel uporaben v motorjih, toplotnih črpalkah, hlajenju in številnih drugih aplikacijah. Številne različne zasnove motorjev uporabljajo Stirlingov cikel, od katerih večina vsebuje enega ali dva cilindra. Ne glede na specifično zasnovo gre motor, ki uporablja ta cikel, skozi štiri korake stiskanja, dodajanja toplote, ekspanzije in odvzema toplote.
Obstaja več različnih motorjev z zunanjim zgorevanjem, od katerih vsak uporablja drugačno vrsto termodinamičnega cikla. Parni stroji delujejo po principih Rankinovega cikla, ki uporablja delovno tekočino, kot je voda, v tekočem in plinastem stanju. Občasno je treba dodati dodatne tekočine, kar zmanjša učinkovitost teh sistemov. Stirlingov cikel, ki je bil prvotno izumljen leta 1816 kot tekmec Rankinovemu ciklu, uporablja delovno tekočino, ki je zaprta v sistemu. V večini primerov je delovna tekočina, ki se uporablja v Stirlingovih motorjih, zrak.
Osnovna ideja Stirlingovega cikla se vrti okoli segrevanja in naknadnega hlajenja enega volumna delovne tekočine. To povzroči toplotno raztezanje in krčenje tekočine, ki se lahko uporablja za opravljanje mehanskega dela. V večini primerov se to doseže s pritrditvijo batov na vztrajnik. Ko se tekočina v sistemu širi in krči, se bati poganjajo navzgor in navzdol, kar povzroči vrtenje vztrajnika. Stirlingov cikel se imenuje regenerativni cikel zaradi dejstva, da je tekočina samostojna in se v kompresijski in ekspanzijski komori uporablja enaka količina tekočine.
Uporaba Stirlingovega cikla ni omejena na motorje, saj je proces tudi reverzibilen. To pomeni, da lahko naprava, ki uporablja ta cikel, deluje kot toplotna črpalka, če se napaja mehanska moč. V tem primeru se zunanja mehanska moč uporablja za pogon batov, ki črpajo delovno tekočino med ekspanzijsko in kompresijsko komoro. Glede na način, kako je naprava nastavljena, se lahko ta obrat cikla uporablja v toplotni črpalki, hladilni napravi ali kateri koli drugi aplikaciji, ki zahteva prenos toplotne energije.