Budowa silnika W podstawowej konfiguracji silnik Stirlinga składa się z dwóch cylindrów (ciepłego i zimnego), pomiędzy którymi (przy ich podstawach) znajduje się połączenie. W cylindrach znajduje się stała ilość gazu. Ponadto w każdym cylindrze jest tłok, a tłoki te są połączone wałem korbowym, tak aby tłok w cylindrze ciepłym wyprzedzał tłok w cylindrze zimnym o 1/4 cyklu ruchu.
Najpierw gaz ogrzewany w cylindrze ciepłym powiększa swoją objętość, potem jest przepompowywany do cylindra zimnego, gdzie zmniejsza objętość i w minimum objętości jest przepompowywany do cylindra ciepłego. Silnik nie wymaga w ogóle spalania – korzysta wyłącznie z różnicy temperatur pomiędzy cylindrami.
Istnieje rozwiązanie korzystające z jednego cylindra i akumulatora ciepła. W takim rozwiązaniu jeden z końców cylindra jest „zimny”, a drugi „ciepły”.
Typy silników Stirlinga Typ alfa - Składa się z dwóch cylindrów połączonych przewodem, którym przepływa między nimi gaz.
Typ beta - W silniku Stirlinga typu beta znajduje się tylko jeden cylinder, w którym pracują dwa tłoki. Tłok ciepły jest mniejszy i przepuszcza pewną ilość gazu.
Typ gamma - Najprostszy typ silnika Stirlinga. Ma on dwa połączone cylindry które nie pokrywają się osią wzdłuż której przesuwają się tłoki.