Škotski svećenik dr. Robert Stirling želio je pomoću regeneracije topline smanjiti potrošnju goriva. Zato je napravio dugački klip-premještač s velikom površinom, uz koju struji vrući zrak, da bi na njoj ostavio svoju toplinu. Kada struja hladnoga zraka krene natrag, u obratnom smjeru, ona ponovno pokupi tu toplinu. Tako regenerativna površina djeluje kao neka vrsta toplinske spužve, što najprije prihvaća, a zatim otpušta toplinu. To je prvi opis regeneratora, iako Stirling tu riječ izbjegava, pa radije koristi izraz ekonomiziranje. Ubrzo se pokazalo da regenerativna površina sama po sebi nije dovoljna, pa ju je Stirling poslije povećao većim brojem tankih perforiranih limova.
Dvije godine nakon dobivanja patenta (1818) napravljen je takav motor od 1,47 kW (dvije konjske snage), koji je služio za crpljenje vode iz rudnika Ayrshire. Zbog nemarna i površna rukovanja, koje je uzrokovalo pregrijavanje, cilindar je pregorio, što je i danas jedan od glavnih problema modernih Stirlingovih motora.
Radni princip isti je kao i u slučaju prvog edinburškog modela, koji prebacuje zrak iz vrućeg u hladni prostor i obratno, ali se oba klipa nalaze u istom cilindru. Ono što zbunjuje zapleteni je pogonski mehanizam. Poteškoća je u tome što klipnjača dugačkog klipa prolazi kroz sredinu radnog klipa. Zato radni klip mora imati dvije klipnjače, a sve treba biti razmaknuto za kut od 90°. Problem je riješen vrlo inventivnim kinematičkim mehanizmom.
