Stonehenge é uma estrutura composta, formada por círculos concêntricos de pedras, que chegam a ter 5 m de altura e a pesar quase 50 t, onde se identificam três distintos períodos construtivos:

• O chamado Período I (c. 3100 a.C.), quando o monumento não passava de uma simples vala circular com 97,54 m de diâmetro, dispondo de uma única entrada. Internamente, erguia-se um banco de pedras e um santuário de madeira. Cinquenta e seis furos externos ao seu perímetro continham restos humanos cremados. O círculo estava alinhado com o pôr do Sol do último dia do Inverno e com as fases Lua.

• Durante o chamado Período II (c. 2150 a.C.), deu-se a realocação do santuário de madeira, a construção de dois círculos de pedras azuis (coloridas com um matiz azulado), o alargamento da entrada, a construção de uma avenida de entrada marcada por valas paralelas alinhadas com o Sol nascente do primeiro dia do verão, e a construção do círculo externo, com 35 pedras que pesavam toneladas. As altas pedras azuis, que pesam 4 t, foram transportadas das montanhas de Gales, a cerca de 24 km ao Norte.

• No chamado Período III (c. 2075 a.C.), as pedras azuis foram derrubadas e as pedras de grandes dimensões (megálitos) - ainda no local - foram erguidas. Estas pedras, medindo em média 5,49 m de altura e pesando cerca de 25 t cada, foram transportadas do Norte por 19 km de carreiros. Entre 1500 a.C. e 1100 a.C., aproximadamente sessenta das pedras azuis foram restauradas e erguidas em um círculo interno, com outras dezenove, colocadas em forma ferradura, também dentro do círculo.

Estima-se que essas três fases da construção requereram mais de trinta milhões de horas de trabalho.

Recolhendo os dados a respeito do movimento de corpos celestiais, as observações de Stonehenge foram usadas para indicar os dias apropriados no ciclo ritual anual. Nesta consideração, a estrutura não foi usada somente para determinar o ciclo agrícola, uma vez que nesta região o solstício de verão ocorre bem após o começo da estação de crescimento; e o solstício de inverno bem depois que a colheita é terminada. Desta forma, as teorias atuais a respeito da finalidade de Stonehenge sugerem uso simultâneo para observações astronómicas e a funções religiosas, sendo improvável que estivesse sendo utilizado após 1100 a.C..

No dia 21 de junho, o Sol nasce em perfeita exatidão sob a pedra principal.

Segundo dados mais recentes, obtidos por arqueólogos chefiados por Mike Parker Pearson, Stonehenge está relacionada com a existência do povoado Durrington. Este povoado formado por algumas dezenas de casas construídas entre 2600 a.C. e 2500 a.C., situado em Durrington Walls, perto de Salisbury, é considerado a maior aldeia neolítica do Reino Unido. Segundo os arqueólogos, foi aí encontrada uma espécie de réplica de Stonehenge, em madeira.