Damit das Funktionsprinzip dieser Maschinen leichter zu verstehen ist, wird hier ein Arbeitszyklus des Heißluftmotors etwas vereinfacht beschrieben: Arbeitskolben und Verdrängerkolben sind 90° phasenversetzt mit der Kurbelwelle verbunden. Die Luft, die sich im Verdrängerzylinder befindet, wird durch einen Brenner erhitzt. Die Wärme bewirkt eine Ausdehnung der Luft, dadurch werden der Arbeitskolben und die Schwungräder in Bewegung gesetzt. Zuerst wird der Arbeitskolben nach außen bewegt, während der Verdrängerkolben in den beheizten Zylinder geschoben wird. Dadurch wird die erhitzte Luft in den gekühlten Teil des Motors gedrückt, wo sie schnell abkühlt und ihr Volumen verringert. Das verringerte Luftvolumen in diesem Teil bewirkt, daß der Arbeitskolben sich wieder in den Zylinder schiebt und die Schwungräder in Bewegung hält. Die Drehbewegung sorgt dafür, daß der Verdrängerkolben wieder nach außen gezogen wird, wodurch die gekühlte Luft in den Raum über der Heizung strömt. Dort wird sie erneut erhitzt, dehnt sich aus, und der Prozess beginnt von vorne.
