Термический [[коэффициент полезного действия]] идеального цикла Стирлинга равен: <math>\eta=\frac {Q_{1-2}-Q_{3-4}} {Q_{1-2}}=\frac {T_1-T_4}{T_1}</math>. Таким же выражением определяется термический КПД [[Цикл Карно|цикла Карно]].
Пройденный в обратном направлении (4—3—2—1—4), цикл Стирлинга, описывает холодильную машину. При этом направления передачи тепла <math>\,Q_{4-3}</math>,<math>\,Q_{3-2}</math>,<math>\,Q_{2-1}</math> и <math>\,Q_{2-1}</math> меняются на противоположные. Можно заметмть, что при использовании машины Стирлинга в качестве холодильника или [[тепловой насос|теплового насоса]], регенератор становится контрпродуктивным: он уменьшает количество тепла, поступающего из холодильника и передаваемого к нагревателю, а ведь именно в этом и заключается назначение холодильной машины, и этим определяется её эффективность. Но поскольку в изохорном процессе (3—2) невозможно нагреть рабочее тело от холодильника, имеющего более низкую температуру, или передать тепло в процессе (1—4) от рабочего тела нагревателю, имеющему более высокую температуру, наличие регенератора является необходимым условием работоспособностиосуществимости машиныхолодильного цикла Стирлинга в холодильном цикле. <br />
Двигатель, работающий по циклу Стирлинга без регенератора возможен, хотя и менее эффективен.
