建造过程
巨石阵的建造期大概经历了三个阶段。
第一阶段可追溯至公元前2800年左右的新石器时代晚期。不过当时并没有巨石，只是建造了一个能容纳数百人的圆形土堤，在土堤内挖出了56个圆形坑，据考证，坑内当时很可能埋入了木桩，而木桩的作用是用来测量季节变化的。
公元前2000年，铜器时代初期，人们对巨石阵的进口进行了改造，当时铺设了壕沟和两道500米长的人行道，被称作“斯泰申石碑”的四座石柱，竖立在了巨石阵内侧，在这个阶段，似乎曾决定在中央竖起两圈蓝砂岩石柱，大约竖起四分之三圈石柱之后，可能由于计划改变，这项工程突然停止，于是石柱被搬走坑被填平。
大约在公元前1000年，巨石阵进入了建筑的第三个阶段，人们运来了100多块巨大的砂粒岩，并且建成了有30多个石柱的外圈，在外圈里侧布置了马蹄形。在第三阶段中期，在这5座石碑坊的里侧布置了许多蓝砂岩石柱，其中蓝砂岩的石柱残存到了今天。
建筑结构
巨大的石建筑群位于一个空旷的原野上，占地大约11公顷，主要是由[!巨石阵
许多整块的蓝砂岩组成，每块约重50吨。这些石柱排成圆形，最高的石柱高达10米，不少横架在两根竖直的石柱上。
巨石阵的主要材料是蓝砂岩，小的有5吨，大的重达50吨。但在索尔兹伯里地区的山脉中并没有蓝砂岩，最后，考古学家在南威尔士普利赛力山脉中发现了蓝砂岩。
巨石阵的几十块巨石围成一个大圆圈，其中一些石块足有8米之高。科学家知道建造圆形石林的石头来自威尔士。但是没有人知道古代的威尔士人如何把这些几十吨重的巨石运到三百多公里之外的索尔兹伯里平原。
巨石阵的主体由几十块巨大的石柱组成，这些石柱排成几个完整的同心圆，巨石阵的外围是直径约90米的环形土沟与土岗，内侧紧挨着的是56个圆形坑，由于这一些坑是由英国考古学家约翰·奥布里发现的，因此又叫“奥布里”坑。巨石阵最不可思议的是石阵中心的巨石，这些巨石最高的有8米，平均重量近30吨，更有重达7吨的巨石是横架在两根竖起的石柱上。
二期建筑
巨石阵的主体由几十块巨大的石柱组成，[
这些石柱排成几个完整的同心圆(在古代这是一个象征“完美”的符号)，在当地出现的第一块石头是位于圆圈“洞口”位置上的一块重约5吨的沙岩（又被称为“种石”）。在此石出现200年之后，若干石柱才从英格兰西部的威尔士运来，矗立在中央，并形成两个一大一小的圆周。考古学家称之为“巨石阵”的二期建筑。
三期建筑
再后者，“种石”被挪走，“巨石阵”进入了建筑的第三阶段——人们运来了180块大沙岩，与原来的青石柱重新排列成圆形和马蹄形结构。事实上从现有的遗迹上，人们也可窥见“巨石阵”第三阶段的基本风貌。据估算，以当时的生产力水平，建造“巨石阵”需要至少3000万小时的人工，相当于1万人工作整整1年。
奥布里洞遗迹
巨石阵在史前时代分为三个时期建造，
前后将近一千年。第一期大约从公元前2750年开始，考古学家称之为「巨石阵第一期」。在这一时期中，最令人费解的事是被称为「奥布里洞」的遗迹。这些洞是十七世纪石一位古文物学家约翰奥布里发现的。这些洞是位在环状沟的内缘，同样围成一圈，总共有五十六个。根据牛津大学亚历山大·汤姆教授的研究指出，在综合英国境内其它环状石遗迹的研究后他发现，这些洞的排列与金字塔的构造有相同的地方，就是它们同样运用了「黄金分割比」。
汤姆以英国环保局所绘制的标准地图为准，将第四号、二十号和三十六号洞穴连结后，便出现了一个顶端指向南方的金字塔图形。
霍金斯认为，巨石阵中几个重要的位置，似乎都是用来指示太阳在夏至那天升起的位置。而从反方向看刚好就是冬至日太阳降下的位置。除了太阳之外，月亮的起落点似乎也有记载。不过月亮的运行不是像太阳一样年年周而复始，它有一个历时十九年的太阴历。在靠近石阵入口处有四十多个柱孔，排成六行，恰巧和月亮在周期中到达最北的位置相符，所以六行柱孔很有可能代表六次周期，也就是六个太阴历的时间，观测及纪录月亮的运行有一百多年的时间。
巨石来源
考证结论说明，数千年前的人们，不仅能将坚硬的蓝砂岩从山体中开凿下来，还能轻松地将原本粗糙锐利的表面打磨光滑。考古人员在普利赛力山脉的采石场发现了一些废弃的石斧和金属工具，这些工具至少有两千多年的历史，考古人员推测，当时的建造者已经掌握了凿刻巨石的技术，巨石就是被这些工具从山体中开凿下来的。在找到需要的石块后，还要将这些较大的石块分割成预定尺寸的小石块，专家们从石块的开凿痕迹中判定，当时的人们用的是一种木楔断口的方法，接下来用非常硬的沙砾连续打磨石块，来完成巨石最后的修整工作。
这些巨石是从南威尔士采石场运到索尔兹伯里，运输蓝砂岩最合理的路线是：巨石首先从普利塞里山经陆路到达靠近海岸的米尔福得港，然后将石料装上船，最后到达巨石阵。这条线路，水路长达300多公里，专家推测当时的人们已经能够制造出载运巨石的船只。
从普利塞里山脉到达巨石阵，陆地行程将近40多公里，当时的人们又是如何在陆地上运输这些巨石的呢？研究人员认为，运输巨石并不像想象的那么困难，运输的工具很可能是利用撬杠、滚木和绳子。古时候巨石阵周围的山谷里有茂密的树林，人们利用坚硬的树木充当滚木和撬杠，而一种叫做断树的树皮可以制造出绳子，考古学者首先将树皮放在湿泥里浸泡6个星期，树皮就变成了富有韧性的纤维，把它们绞在一起，就成了简单结实的绳索。
在没有起重设备的条件下，古人又是如何准确地将横梁放到石柱顶部的呢？专家们认为，架置石块横梁很可能用的是“土屯法”。专家介绍说，土屯法就是利用斜面原理，用很多的土把两个柱子埋起来，形成一座山形，高度就是这个石头要到的高度，做成一个斜坡，然后从斜坡上把石头拉上去，下面用撬杠，很可能要铺原木，就位之后把土挖掉。
主要意义
巨石阵不仅在建筑学史上具有的重要地位，在天文学上也同样有着重大的意义：它的主轴线、通往石柱的古道和夏至日早晨初升的太阳，在同一条线上；另外，其中还有两块石头的连线指向冬至日落的方向。因此，人们猜测，这很可能是远古人类为观测天象而建造的，可以算是天文台最早的雏形了。
建造方法
几千年前的人们究竟用什么方法建造了巨石阵呢？可能用的屯土法 。
本世纪初，英国天文学家洛基尔进一步指出，如果站在巨石阵的中央观察，那么第93号石头正好指向立夏（5月6日） 和立秋（8月8日）这两天日落的位置，第91号和石头则正好指向立春（2月5日）和立冬（11月8日）这两天日出的位置。因此，洛基尔认为，早在建造巨石阵的时代，人们就已经把一年分为8个节令了，即立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至。洛基尔的研究引起了天文学家和考古学
巨石阵
家们的浓厚兴趣。他们联想，巨石阵大概是远古时代人们为观测天象所建造的，它很可能就是一座非常非常古老的“天文台”。
20世纪60年代初，一位名叫纽汉的学者宣称，他找到了指向春分日日出方位的标志，并指出91、92、93、94号石头构成了一个矩形，矩形的长边正好指身月出的最南端和月落的最北端。后来，英国天文学家霍金斯用电子计算机进行了大量计算，用巨石阵来预测月食。巨石阵里还有56个围成圈的坑穴，坑内有许多人的头骨、骨针和燧石等。霍金斯认为，古人就是用这些坑穴来预告月食。
后来天文学家霍 伊尔更认为巨石阵能预报日食。果真如此的话，那么石阵的建造者在天文学和数学方面的造诣，将远比希腊人、哥白尼甚至牛顿还高。天文学家迈克桑德斯则认为，石阵是在已经了解太阳系构造的基础上建造的。
对于把巨石阵称为天文台的说法，有人提出疑问；建造者们为什么不用既轻便又很容易从当地得到的木材和泥土来建造这座天文台，而非要到很远的威尔土山区去运来这些大石块呢？再说，上面提到的那些坑穴中的人类墓葬又和天文学家有什么关系呢?正是这些疑问，使不少人坚持认为巨石阵实际上是一种神秘的宗教场所，它和天文台根本沾不上边。
在二十一世纪初，又有人提出一种观点，认为巨石阵既可能是用来祭祀的宗教活动场所，又是墓葬场所，同时也可能还是观测天象的天文场所。这就好像在中国已经发掘出的不少古墓那样，其中也都发现了古代的星图。
曾有一块巨石倒塌下来，现代学者们曾试图把它准确地放回原来的位置，但经努力，终难如愿。为此，有位学者指出：在地球上的位置若有几厘米的偏差，在外太空的计算上就可能达到若干光年。
奇怪的是，曾有学者用当前最先进的仪器设备，检测出巨石竟能发出超声波！古人在刀耕火种的时代怎么会知道超声波呢？难道是外星人遥远的史前时代光顾了英格兰？究竟是天文台，还是宗教活动场所，或者是二者兼而有之，这还是个未解之谜。
