卡诺循环由完全可逆的等熵压缩和膨胀过程，以及伴随有吸热和放热的等温过程组成。

卡诺循环的热机效率只依赖于发生热传递的两个热库的热力学温度，对于一个循环周期，卡诺热机的效率为

$ \displaystyle \eta =1-{\frac {T_{L}}{T_{H}}} $ 其中$ \displaystyle {T_{L}} $是循环过程中的最低温度（低温热库的温度），

$ \displaystyle {T_{H}} $是最高温度（高温热库的温度）。

对于卡诺制冷循环，热泵的性能系数为 $ \displaystyle \ COP=1+{\frac {T_{L}}{T_{H}-T_{L}}} $

对于一个制冷机，性能系数为 $ \displaystyle \ COP={\frac {T_{L}}{T_{H}-T_{L}}} $ 热力学第二定律指出，任何热力学循环设备的效率和性能系数都不可能高于卡诺循环的效率。