Drugu patentnu prijavu motora na vrući zrak 1827. zajednički su potpisala oba brata: Robert Stirling, svećenik u Galstonu i James Stirling, inženjer u Glasgowu. Unatoč zajedničkoj prijavi patenta, brat James u tehničkoj je literaturi poslije nepravedno ispušten kao jedan od izumitelja novoga motora. Možda je prva zamisao zaista potekla od brata Roberta, ali tijekom novijega razvoja postoje mnoge indicije koje govore u prilog drugoga brata, inženjera Jamesa.
Tehnički nacrti koji prate patentne prijave vrlo su stručno izvedeni, pa ih je nedvojdbeno nacrtao brat James. Osim toga postoji opširan, termodinamički obrazložen izvještaj, objavljen u časopisu Engineering 1845, koji je mogao napisati samo profesionalni strojarski inženjer, a to je bio opet brat James.
Danas je teško razlučiti koliki je bio čiji udio, ali je najvjerojatnije da je prvu zamisao dao svećenik Robert, a tehničko usavršavanje preuzeo inženjer James.
Najvažnije poboljšanje motora dodatni je regenerator koji se sastoji od većeg broja tankih perforiranih limova, što djeluju kao toplinska spužva u oba smjera. Vrući zrak, ugrijan vatrom, u strujanju prema gore prolazi kroz rupice ostavljajući toplinu na regeneratorskim limovima, a ponovno je prima kada se vraća dolje. Motor ima dva takva cilindra s regeneratorskim limovima za neizmjenično grijanje i hlađenje zraka. Radni vertikalni cilindar dvoradni je pa djeluje s obaju krajeva. Sam radni princip isti je kao i prethodnih strojeva braće Stirling.
