经过吸热、膨胀进而推动活塞向前运动，而活塞运动到最大行程时，气缸内的工作介质冷却、压缩，又拉动活塞做反向运动，通过介质不断膨胀收缩，推动活塞循环往复地运动来输出动力，因此又被称为“热气机”。
斯特林发动机的特点是，其加热端在气缸以外，所以叫“外燃机”。
而且和蒸汽机相比，斯特林发动机就不需要“烧开水”，因此重量体积都要比蒸汽机小很多，还不存在液体腐蚀问题。
在同等输出功率上时，斯特林发动机的性能介于蒸汽机和内燃机之间。
而且由于斯特林发动机是外燃机，因此对燃料适应性很强，无论是液体、气体甚至固体燃料都可以使用，以往网友戏称的烧劈柴战舰，如果使用斯特林发动机，也是完全可能实现的。
正是由于有这些独特的优势，所以斯特林发动机在AIP型潜艇上得到了广泛的应用！所谓AIP潜艇的AIP就是“不依赖空气推进系统”的意思，AIP型潜艇虽然是常规潜艇，但是却可以连续在水下潜伏十几二十天。
虽然没办法跟核潜艇比，但是和传统柴电潜艇一天一次的上浮充电相比，已经有了极大的性能提升。
潜艇AIP系统虽然分很多种，但使用最多的就是斯特林发动机，就是在潜艇上装上这样一套斯特林发动机，同时再装上两个罐子，一个装液氢，一个装液氧。这样在水下使用液氢液氧混合点燃后提供热能，就可以驱动斯特林发动机持续工作。
而且最重要的是液氢和液氧燃烧的产物是水，还可以进入潜艇的循环系统进行再利用。在无法选择核潜艇的情况下，AIP潜艇显然有着无以伦比的战术优势，因此AIP潜艇得到了世界各国的青睐。