Машина, работающая по циклу Стирлинга, представляет собой устройство с замкнутым термодинамическим регенеративным циклом, в котором циклические процессы сжатия и расширения осуществляются при различных уровнях температуры, а управление потоком рабочего тела происходит путем изменения его объема; на этом принципе основано превращение теплоты в работу или наоборот.
Существуют машины, работающие по открытому регенеративному циклу, где управление потоком рабочего тела осуществляется с помощью клапанов. Точнее, такие машины работают по циклу Эриксона, но на практике различие между ними не слишком существенно и. ввиду этого определение «машина Стирлинга» часто относится ко всем без исключения типам регенеративных машин. Это — обобщенное название большого семейства машин с самыми разнообразными функциями, характеристиками и конструкциями. В это семейство входят как ротационные, так и поршневые машины, в конструкции которых используются механизмы различной сложности. Все эти машины способны работать как двигатели, тепловые насосы, генераторы давления и холодильные установки.