Các cải tiến sau có thể thực hiện để làm tăng hiệu suất của động cơ kiểu Brayton:

• Gia nhiệt nhiều giai đoạn: dòng khí sau khi đã đi qua buồng giãn nở, lại được đưa qua buồng đốt thứ hai để gia nhiệt trước khi cho qua tầng giãn nở cuối. Việc này làm tăng công suất cho một tỷ số nén nhất định, mà không cần tăng tỷ số nén vượt quá ngưỡng chịu đựng của kim loại hay vật liệu cấu tạo nên động cơ. Chú ý là phương pháp này không phải là phương pháp đốt tăng lực, một phương pháp làm tăng công suất, nhưng làm giảm đáng kể hiệu suất.
• Làm lạnh khí nén (tiếng Anh: intercooling): dòng khí sau khi đi qua buồng nén thứ nhất, được làm lạnh, rồi lại cho qua buồng nén thứ hai, trước khi đi vào buồng đốt. Việc này tuy đòi hỏi nhiều nhiên liệu hơn trong buồng đốt để làm tăng nhiệt độ dòng khí lên tương đương so với các động cơ Brayton thông thường, nó làm giảm nhiệt dung riêng của dòng khí trước khi đi vào buồng nén thứ hai. Nhờ vậy, quá trình nén gần với quá trình nén đẳng nhiệt làm tăng tỷ số nén với cùng một công suất nén. Điều này dẫm đến giảm công cần nén khí, và lợi thế tổng cộng trong tiêu hao năng lượng.
• Tái tạo (tiếng Anh: regeneration), dòng khí thải còn nóng của động cơ được cho qua buồng trao đổi nhiệt với dòng khí sau máy nén trước khi đi vào buồng đốt. Việc này giúp tiết kiệm nhiên liệu, giảm hao tổn nhiệt.

Ngoài ra, nhiệt lượng của khí thải cũng có thể dùng dùng cho mục đích khác, như hâm nóng nước trong các hệ thống vũ trụ. Chu trình Brayton cũng có thể được kết hợp với chu trình Rankine, tạo ra chu trình kết hợp có hiệu suất tổng cộng cao hơn.