Carnot-cyklus, i varmemotorer, ideel cyklisk rækkefølge af ændringer i tryk og temperaturer for en væske, såsom en gas, der bruges i en motor, udtænkt tidligt i det 19. århundrede af den franske ingeniør Sadi Carnot. Det bruges som en ydelsesstandard for alle varmemotorer, der kører mellem høj og lav temperatur.
I cyklus gennemgår arbejdsstoffet i motoren fire successive ændringer: ekspansion ved opvarmning ved en konstant høj temperatur; reversibel adiabatisk ekspansion; komprimering ved afkøling ved en konstant lav temperatur; og reversibel adiabatisk kompression. Motoren modtager varme (fra varmekilden) under ekspansionen ved høj temperatur, leverer arbejde under den vendbare adiabatiske ekspansion, afviser varme (til køleren) under kompressionen ved lav temperatur og modtager arbejde under den reversible adiabatiske kompression. Forholdet mellem nettobearbejdningsoutput og varmeindgang er lig med forholdet mellem forskellen mellem temperaturerne i varmekilden og kølelegemet divideret med varmekildens temperatur. Det repræsenterer Carnot's princip, idet det er det største sådanne forhold mellem en motor, der kører mellem de to temperaturer.
