วัฏจักรสเตอร์ลิงเป็นวัฏจักรเทอร์โมไดนามิกส์แบบปฏิรูปที่สามารถใช้ของเหลวทำงานได้เองและส่วนประกอบการแลกเปลี่ยนความร้อนภายในเพื่อแปลงความร้อนเป็นกลไกเชิงกล นั่นทำให้วัฏจักรสเตอร์ลิงมีประโยชน์ในเครื่องยนต์ปั๊มความร้อนเครื่องทำความเย็นและการใช้งานอื่น ๆ อีกมากมาย จำนวนของการออกแบบเครื่องยนต์ที่แตกต่างกันใช้ประโยชน์จากวัฏจักรสเตอร์ลิงซึ่งส่วนใหญ่มีหนึ่งหรือสองกระบอกสูบ โดยไม่คำนึงถึงการออกแบบที่เฉพาะเจาะจงเครื่องยนต์ที่ใช้วงจรนี้จะต้องผ่านการบีบอัดสี่ขั้นตอนการเพิ่มความร้อนการขยายตัวและการกำจัดความร้อน
มีเครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่งซึ่งแต่ละชนิดใช้วงจรเทอร์โมไดนามิกส์ที่แตกต่างกัน เครื่องยนต์ไอน้ำทำงานภายใต้หลักการของ Rankine cycle ซึ่งใช้ของเหลวทำงานเช่นน้ำทั้งในสถานะของเหลวและก๊าซ ต้องเพิ่มของเหลวเพิ่มเติมเป็นระยะเพื่อลดประสิทธิภาพของระบบเหล่านี้ วัฏจักรสเตอร์ลิงซึ่ง แต่เดิมถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1816 เป็นคู่แข่งสำหรับวัฏจักร Rankine ใช้ประโยชน์จากสารทำงานที่ปิดผนึกอยู่ภายในระบบ ในกรณีส่วนใหญ่ของเหลวทำงานที่ใช้ในเครื่องยนต์สเตอร์ลิงคืออากาศ
แนวคิดพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังวัฏจักรสเตอร์ลิงหมุนรอบเครื่องทำความร้อนและการระบายความร้อนที่ตามมาของปริมาตรการทำงานเพียงปริมาตรเดียว ที่ทำให้เกิดการขยายตัวทางความร้อนและการหดตัวของของเหลวซึ่งสามารถใช้ในการทำงานเชิงกล ในกรณีส่วนใหญ่สามารถทำได้โดยการติดลูกสูบกับมู่เล่ เมื่อของเหลวในระบบขยายตัวและหดตัวลูกสูบจะถูกขับเคลื่อนขึ้นและลงซึ่งทำให้ล้อหมุน วัฏจักรสเตอร์ลิงเรียกว่าวงจรหมุนเวียนเนื่องจากความจริงที่ว่าของเหลวนั้นมีอยู่ในตัวเองและมีการใช้ปริมาตรของเหลวเดียวกันทั้งในห้องอัดและห้องขยาย
การใช้วงจรสเตอร์ลิงไม่ได้ จำกัด อยู่ที่เครื่องยนต์เนื่องจากกระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้เช่นกัน นั่นหมายความว่าเป็นไปได้สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้วงจรนี้เพื่อทำหน้าที่เป็นปั๊มความร้อนหากจ่ายพลังงานเชิงกล ในกรณีนี้พลังงานกลภายนอกถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนลูกสูบซึ่งสูบของเหลวทำงานระหว่างห้องขยายและห้องอัด การกลับตัวของวัฏจักรนี้สามารถใช้ในปั๊มความร้อนอุปกรณ์ทำความเย็นหรือแอปพลิเคชันอื่น ๆ ที่ต้องมีการถ่ายโอนพลังงานความร้อนทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการตั้งค่าอุปกรณ์
