आदर्श स्टर्लिंग चक्र में, चार तापीय प्रक्रिया शामिल है जो कार्यरत द्रव पर कार्य करती है:
सैद्धांतिक उष्मीय उपयोगिता, परिकल्पित कार्नोट चक्र के सामान हो जाती है, मसलन किसी भी उष्मीय कुशलता इंजन द्वारा अधिकतम उपयोगिता प्राप्त करना। हालांकि पाठ्य-पुस्तक के सामान्य नियमों का वर्णन करने में यह महत्वपूर्ण है परन्तु एक वास्तविक स्टर्लिंग इंजन के अंदर क्या हो रहा है, यह एक लंबी प्रक्रिया है तथा विश्लेषण के लिए इसे आधार नहीं मान लिया जाना चाहिए। सच तो यह है कि इस बात पर बहस हो चुकी है कि उष्णता सम्बन्धी इंजनियरिंग की पुस्तकों में इस सिद्धांत के अव्यवस्थित प्रयोग ने सामान्य रूप से स्टर्लिंग इंजन पर अध्ययन को हानि पहुंचाई है।

अन्य वास्तविक-भौतिक मुद्दे भी वास्तविक इंजनों की उपयोगिता को संवहनीय ऊष्मा स्थानान्तरण एवं चिपचिपे बहाव (घर्षण) की वजह से कम कर देते हैं। वहीं व्यावहारिक यांत्रिकी कारण भी हैं, उदहारण के लिए सामान्य शुद्ध गति विज्ञान की कड़ी को जटिल यांत्रिकी की जगह पर महत्ता दी जा सकती है ताकि आदर्श क्रिया को बढ़ाया जा सके एवं उपलब्ध पदार्थो से उपजने वाली सीमाओं को कम किया जा सके जैसे क्रियान्वित गैस का अनादर्श गुण-स्वभाव, उष्मीय चालाकता, तनन की शक्ति, विसर्पण, फाड़ने की शक्ति और पिघलाव का बिंदु.

अनुप्रयोग
कार्यात्मक विवरण
सिद्धांत
बीटा स्टर्लिंग