Tepelný obeh s najvyššou termickou účinnosťou, pozostávajúci z dvoch expanzných zmien (izotermy a adiabaty) a z dvoch zmien kompresných (taktiež z izotermy a adiabaty). Hoci Carnotov cyklus sa nedá prakticky realizovať, ukazuje najvyššiu teoreticky dosiahnuteľnú účinnosť obehu, v ktorom sa privádza teplo pracovnej látke pri teplote T_A a odvádza pri teplote T_B. Dajú sa tak lepšie analyzovať možnosti ďalšieho zdokonaľovania tepelných obehov.

Termická účinnosť Carnotovho cyklu: h = (T_A - T_B)/T_A x 100 (%).