1816年，英国工程师R.斯特林提出了一种由两个等温过程和两个等容回热过程组成的闭式热力学循环，称为斯特林循环。斯特林制冷循环包括等温压缩、定容放热、等温膨胀、定容吸热。斯特林制冷循环在极限回热的理想条件下，其循环热效率可等于相同温度界限内卡诺循环的热效率。

斯特林制冷机是小型低温制冷机中研究最深入、应用最广泛、发展最成熟、变型最多的一种，特点是结构紧凑、工作温度范围宽、起动快、效率高、操作简便。斯特林制冷机的发展变化主要有以下几方面：①制冷温度从普冷到深冷，最低温度达到3开；②冷量同时向微型（毫瓦级）和大型（约50千瓦）发展；③发展了多缸制冷机；④由单级发展到多级，已有5级制冷机出现；⑤从单作用发展到多作用式制冷机；⑥从整体式发展到分置式；⑦发展了多种驱动方式，如曲柄-连杆机构、摇盘驱动、斜盘驱动、菱形驱动、液压驱动、电磁驱动、气动等；⑧形式多样，如双活塞式、推移活塞式、平行排列、角形排列、同轴排列等。