1816年，苏格兰科学家R.斯特林发明了第一台外燃、封闭循环的回热式热气机，后被称为斯特林机。斯特林机利用斯特林循环实现热能向机械能的转化。斯特林循环包括：低温绝热压缩过程、定容升压过程、高温绝热膨胀过程和定容降压过程。斯特林循环的热效率很高，在理论上等同于卡诺循环。

斯特林机主要包括热头、再热器、冷却器、热沉（散热器）等。和蒸汽轮机一样都属于外燃机。封闭在其中的固定质量的工作气体在不同的温度水平压缩和膨胀使热能转化为机械能。主要应用在潜艇、太阳能热发电、热电联供系统、制冷系统等领域。

按照气体在冷端和热端之间的移动方式，在碟式太阳能热发电中，斯特林机分为自由活塞式斯特林机和双缸旋转式斯特林机。自由活塞式斯特林机的活塞之间没有机械机构联接，以直线运动的方式输出功。因此，可以与同轴直线电机配合使用。双缸旋转式斯特林机两个气缸中的活塞通过曲柄连杆联接，将斯特林循环产生扭矩，然后做功输出。