斯特灵发动机（Stirling Engine）通常称为热气机，是一种以空气作为工作介质的空气热机。它将热能转换为机械能，属于外燃式发电机的一种。由于其理论上的效率几乎等于理论最大效率（卡诺循环效率），被认为是一种独特的热机。

斯特灵发动机根据气体热胀冷缩的原理，产生动力。一定量的气体在“冷”端（通常是室温）和“热”端（通常由燃油或酒精燃烧进行加热）之间运动，位移活塞推动着气体在两个“端”之间运动，伴随着气体的膨胀和压缩，动力活塞也改变了发动机内部的体积，从而形成往返的循环运动。

循环分为四个过程：等温压缩、等体加热、等温膨胀、等体冷却。循环的效率与卡诺循环的效率相同。在等温压缩和膨胀过程，工作活塞被移动，换气活塞不动；等体加热和冷却过程，换气活塞被移动，工作活塞不动。

空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学中的重要内容，是很好的物理演示实验教学仪器。

斯特林发动机是1816年由斯特林（Robert Stirling，1790-1878，英国物理学家）发明的、最古老的热机之一。