Ulkoinen polttomoottori on mäntämoottori, jonka palaminen tapahtuu sylinterien ulkopuolella. Varhainen esimerkki on höyrykone, joka yleensä poltti hiiltä moottorin ulkopuolella veden muuttamiseksi höyryksi. Stirling -moottori on polttomoottori, joka käyttää työnestettä sylintereissä olevien mäntien siirtämiseen. Toisaalta polttomoottorissa polttoaine poltetaan moottorin sylintereissä. Vaikka höyrykoneet on suurelta osin vaihdettu, Stirling -moottoreilla on monia mahdollisia sovelluksia.
Vaikka polttokaasut eivät pääse ulkoisen polttomoottorin sylintereihin, niiden on oltava lämpökontaktissa moottorin kanssa, jotta se toimisi. Höyrykoneessa kivihiilen lämpö siirtyy veteen kattilan seinien kautta. Tämä lämpö muuttaa veden höyryksi, joka johdetaan moottorin sylintereihin. Sopivana ajankohtana höyry työntää mäntää, joka kääntää kampiakselia. Tällä tavalla höyrykone muuttaa hiileen varastoidun kemiallisen energian pyörivän kampiakselin mekaaniseksi energiaksi.
Stirling-moottori on samanlainen kuin höyrykone, paitsi että se käyttää pysyvästi kaasua eikä kertakäyttöistä höyryä mäntien työntämiseen. Se toimii vaihtamalla lämpöä sylinteriensä eri paikoissa. Lämpö kulkee sylinterin seinän läpi ja lämmittää työkaasua, joka pyrkii työntämään mäntää tehon luomiseksi. Kun männän on siirryttävä takaisin alkuperäiseen asentoonsa, lämmönvaihdin antaa viereisen kaasun jäähtyä.
Polttomoottorilla on ollut useita sovelluksia kahden viime vuosisadan aikana. Höyryvoimaa käytettiin laajalti tehtaissa sekä laivoissa ja junissa teollisen vallankumouksen aikana korvaamalla suurelta osin vesipyörät ja eläinten lihakset energianlähteinä. Vaikka polttomoottorit ohittivat lopulta höyrykoneet, ne pysyivät ensisijaisena virtalähteenä 20 -luvulle asti.
Stirling -moottoria on sovellettu entistä joustavammin. Kääntämällä energian sähköksi se voi hyödyntää lämmönlähdettä lämmön ja sähkön yhteistuotannossa. Sitä voidaan käyttää myös taaksepäin lämpöpumpuna – ottamalla sähköenergiaa ja pumppaamalla pois lämpöä.
Koska Stirling -moottori siirtää vain lämpöä, ei ainetta, sylintereihin, se ei vaadi palamista lämmönlähteeksi. Muut lämmittämättömät lämmön muodot, kuten ydinvoima, voivat toimia yhtä hyvin tällaisen moottorin kanssa. Itse asiassa on ehdotettu, että tulevat ydinvoimalat voivat sisällyttää Stirlingin polttomoottorin suunnittelun yksinkertaistamiseksi ja tehokkuuden lisäämiseksi.