Un moteur à combustion externe est un moteur thermique dans lequel un fluide de travail (interne) est chauffé par la combustion d'une source externe, à travers la paroi du moteur ou un échangeur de chaleur. Le fluide alors, en se dilatant et en agissant sur le mécanisme du moteur produit du mouvement et du travail utilisable.
Le fluide est ensuite refroidi, comprimé et réutilisé dans un cycle fermé. Contrairement à l'utilisation de l'eau par la machine à vapeur dans ses phases liquide et gazeuse comme fluide de travail, le moteur Stirling renferme une quantité fixe de fluide gazeux permanent tel que l'air ou l'hélium.
Comme dans tous les moteurs thermiques, le cycle général consiste à comprimer le gaz froid, à chauffer le gaz, à détendre le gaz chaud et enfin à refroidir le gaz avant de répéter le cycle.
Les moteurs thermiques externes sont généralement des moteurs à vapeur, et ils diffèrent des moteurs à combustion interne en ce que la source de chaleur est séparée du fluide qui fonctionne. Par exemple, un moteur à combustion externe utiliserait une flamme pour chauffer l'eau en vapeur, puis utiliserait la vapeur pour faire tourner une turbine. Ceci est différent de la combustion interne, comme dans un moteur de voiture, où l'essence s'enflamme à l'intérieur d'un piston, fonctionne, puis est expulsée.
Tous les moteurs à combustion externe sont des moteurs thermiques externes. Il existe des EHE, comme les centrales solaires thermiques, les centrales nucléaires et les centrales géothermiques, qui ne sont pas des moteurs à combustion externe. Malgré cela, les moteurs thermiques externes, comme les réacteurs nucléaires, sont parfois appelés moteurs à combustion externe.
Les moteurs à combustion externe sont la forme la plus courante de moteurs thermiques externes, en raison de leur utilisation dans les centrales électriques. Un moteur à combustion externe est unique par rapport aux autres EHE car il nécessite que le carburant subisse une combustion pour créer la chaleur utilisée pour le travail.
Les moteurs à combustion externe ne sont plus utilisés dans les transports, car les conceptions mobiles ne sont pas assez efficaces, mais ils continuent d'être utilisés dans les centrales électriques. Par exemple, une centrale électrique au gaz naturel fait bouillir de l'eau en vapeur pour faire tourner une turbine, créant ainsi de l'électricité.
La conception de la combustion externe signifie que le gaz naturel n'entre pas en contact direct avec l'eau et que le moteur utilise toujours l'immense quantité d'énergie émise pour effectuer un travail utile. Une centrale électrique au charbon fonctionne à peu près de la même manière, où le charbon est acheminé dans la centrale depuis la mine et brûlé dans une chaudière. Des tuyaux envoient de l'eau dans la chaudière, et le charbon brûlant fait bouillir l'eau, créant de la vapeur, qui fait tourner une turbine et crée de l'électricité.
La «combustion» fait référence à la combustion de carburant avec un oxydant, pour fournir la chaleur. Les moteurs de configurations et de fonctionnement similaires (ou même identiques) peuvent utiliser un apport de chaleur provenant d'autres sources telles que des réactions nucléaires, solaires, géothermiques ou exothermiques n'impliquant pas de combustion; ils ne sont alors pas strictement classés comme moteurs à combustion externe mais comme moteurs thermiques externes.
Le fluide de travail peut être de n'importe quelle composition et le système peut être monophasé (liquide uniquement ou gaz uniquement) ou biphasé (liquide/gaz).
