本发明提出了一种斯特林发动机及其热交换方法。该斯特林发动机包括曲轴；膨胀缸；压缩缸；换热器，包括热腔、多个工质腔以及转动柱体，且冷热工质互为逆流，热腔和工质腔至少共用同一个转动柱体的外侧壁作为各自的内壁，空气冷却器，包括第一冷却通道；在曲轴转动时第一膨胀缸与第一压缩缸能交替地被压缩。做功工质在工质腔中进行表面换热，不需要蓄热体材料填充，则可实现回热器所具有的的蓄、放热功能。无因蓄热体间隙过小引起的工质流动阻力较大而造成的诸多问题。同时，高温热气能量因逆流换热得到充分利用。此种斯特林发动机及其热交换方法适合于斯特林发动机在高温下的换热且综合热效率高。