Menurut Arkeolog inggris, Richard Jhon Coplan Atkinson (1950), Stonehenge kira-kira dibangun sekitar 5000 tahun silam, pembangunannya sendiri dibagi menjadi beberapa fase (I,II,IIIa,IIIb, dan IIIc). Tentunya dengan banyaknya tahapan fase dalam pembangunan Stonehenge, menunjukkan bahwa bangunan tersebut memerlukan waktu yang sangat lama dalam pengerjaannya, mulai dari peng angkutan batunya sendiri sampai tahap pengukiran pada setiap batunya. Pene muan diketahui adanya ukiran disetiap batu Stonehenge, hal ini baru diketahui oleh para peneliti baru-baru ini. Menurut seorang Arkeolog, Tom Goskar, dengan metode scaning laser, ukiran-ukiran pada batu tersebut baru akan terlihat. Jika deng an mata telanjang tidak akan terlihat. Tentunya dengan ditemukannya bentuk-bentuk ukiran pada bebatuan, setidaknya bisa memberikan secercah harapan untuk menguak kegunaan Stonehenge pada masa lalu.

Kompleks Stonehenge dibangun dalam beberapa fase pembangunan selama 2.000 tahun dan sepanjang kurun waktu itu aktivitas terus berjalan. Hal tersebut dibuktikan dengan ditemukannya sesosok mayat seorang Saxon yang dipancung dan dikebumikan di tugu peringatan tersebut, dan kemungkinan mayat tersebut berasal dari abad ke-7 M.

Stonehenge I
Monumen pertama terdiri dari lingkaran tebing bulat dan parit berukuran 115 meter (320 kaki) diameter dan dengan satu pintu masuk di bagian timur laut. Fase ini adalah sekitar 3100 SM. Di bagian luar kawasan lingkaran terdapat 59 lubang, dikenal sebagai lubang Aubrey untuk memperingati Jhon Aubrey, arkeolog abad ketujuh belas yang merupakan orang pertama yang mengetahui lubang-lubang tersebut. Dua puluh lima dari lubang Aubrey diketahui mempunyai perkebumian abu pada dua abad setelah berdirinya Stonehenge. Tiga puluh abu mayat diletakkan di dalam parit kawasan lingkaran dan bagian lain dalam kawasan Stonehenge. Tembikar Neolitikum akhir telah ditemukan bersama-sama ini memberikan bukti tanggal. Sebuah batu tunggal monolit besar yang tidak dilicinkan dikenal sebagai ‘Batu Tumit’ ( Heel Stone ) terletak di luar pintu masuk.

Stonehenge II
Bukti fase kedua tidak lagi kelihatan. Bagaimanapun bukti dari beberapa lubang tiang dari waktu masa ini membuktikan terdapatnya beberapa bangunan kayu yang dibangun dalam kawasan lingkaran sekitar awal milenium ketiga SM. Beberapa kesan papan yang didapati dile takkan pada pintu masuk. Fase ini sama dengan tempat Woodhenge yang terletak berdekatan.

Stonehenge IIIa
Ekskavasi arkeologi menunjukkan bahwa sekitar 2600 SM, dua lengkungan bulan sabit dibuat dari lubang (dikenal sebagai lubang Q dan R) yang digali di tengah-teng ah lokasi. Lubang tersebut mengandung 80 batu biru tegak yang dibawa dari bukit Preseli, 250 batu di Wales. Batu-batu tersebut dibentuk menjadi tiang dengan teliti, kebanyakan terdiri dari batu jenis dolerite bertanda tetapi juga termasuk contoh batu rhyolite, tufa gunung berapi, dan myolite seberat 4 ton.

Pintu masuk dilebarkan pada masa ini menjadikannya selaras dengan arah matahari naik pertengahan musim panas dan matahari terbenam pertengahan musim semi masa tersebut. Monumen tersebut ditinggalkan tanpa disiapkan, sementara batu biru kelihatannya di pindah dan lubang Q dan R ditutup. Ini kemungkinan dilakukan pada masa fase Stonehenge IIIb. Monumen ini kelihatannya melebihi tempat di Avebury dari segi kepentingannya pada akhir masa ini dan Amesbury Archer, ditemukan pada tahun 2002 tiga batu ke selatan, membayangkan bagaimana Stonehenge kelihatan pada masa ini. Stonehenge IIIa dikatakan diba ngun oleh orang Beaker

Stonehenge IIIb
Pada aktivitas fase berikutnya pada akhir milenium ketiga 74 SM mendapati batu Sarsen yang besar dibawa dari kueri 20 batu di utara di lokasi Marlborough Downs. Batu-batu tersebut dikemaskan dan dibentuk dengan sambungan pasak dan ruas sebelum 30 didirikan membentuk bulatan tiang batu berukuran 30 meter diameter dengan 29 atap batu ( lintel ) di atas. Setiap bongkah batu seberat 25 ton dan jelas dibentuk dengan tujuan membuat kagum.

Batu orthostat lebar sedikit di bagian atas agar memberikan gambaran ia kelihatan lurus dari bawah ke atas sementara batu alang melengkung sedikit untuk menyambung gambaran bundar monumen lebih awal.

Di dalam bulatan ini terletak lima trili thon batu sarsen diproses dan disusun dalam bentuk ladam. Batu besar ini, sepuluh menegak dan lima batu alang, dengan berat masing-masing hingga 50 ton yang disambungkan dengan sambungan rumit. Ukiran pisau belati dan kepala kapak terdapat di sarsen. Dalam masa ini, jalan sepanjang 500 meter dibangun, menuju ke arah timur laut dari pintu masuk dan mengandung dua pasang tambak selaras yang berparit di tengahnya. Terakhir dua batu portal besar dipasangkan di pintu masuk yang kini hanya tinggal satu, Batu Penyembelihan ( Slaughter Stone ) 4,9 meter (16 kaki) panjang. Hal ini dipercayai hasil kerja kebudayaan Wessex Zaman Perunggu awal, sekitar 2000 SM.

Stonehenge IIIc
Selepasnya pada Zaman Perunggu, batu biru kelihatannya telah ditegakkan semula, dalam bulatan antara dua tiang sarsen dan juga dalam bentuk ladam di tengah, mengikuti tata layout sarsen. Walaupun ia kelihatannya satu fase kerja yang menakjubkan, pembangunan Stonehenge IIIc dibangun kurang teliti berbanding Stonehenge IIIb, batu biru yang ditegakkan kelihatannya mempunyai pondasi yang tidak kokoh dan mulai tumbang. Salah satu dari batu yang tumbang telah diberi nama yang kurang tepat sebagai Batu Penyembahan ( Altar Stone ). Dua bulatan lubang juga digali di luar bulatan batu yang dikenal sebagai lubang Y dan Z. Lubang-lubang ini tidak pernah diisi dengan batu dan pembangunan lokasi peringatan ini kelihatannya terbiarkan sekitar 1500 SM.

Stonehenge IV
Sekitar 1100 SM, jalan raya Avenue disambung sejauh lebih dari dua batu sampai ke Sungai Avon walaupun tidak jelas siapakah yang terlibat dalam kerja pembangunan tambahan ini.

Penelitian serius pertama dilakukan sekitar 1740 oleh William Stukeley. Stukeley keliru menyatakan bahwa lokasi ini dibangun oleh Druid, tetapi sumbangannya yang terpenting adalah mengambil gambar yang terukur mengenai lokasi Stonehenge yang membenarkan analisis yang lebih tepat tentang bentuk dan kepentingannya. Yang menunjukkan bahwa henge dan batunya disusun dalam bentuk tertentu yang mempunyai kepentingan astronomi.

Gerald Hawkins, Seorang Profesor Astronomi. Juga mengeluarkan pernyataan bahwa fungsi sesungguhnya dari Stonehenge dimasa lalu adalah sebagai Observatorium Astronomi yang canggih untuk meramalkan datangnya Gerhana Matahari ataupun Bulan (Stonehenge Decoded). Munurutnya, peletakkan setiap batu pada stonehenge mengandung kekayaan informasi untuk menunjang pernyataan tersebut.

Menurutnya, “Jika anda bisa memahami posisi pada setiap susunan batu, maka anda pasti dapat menyimpulkan mengenai kegunaan Stonehenge pada masa lalu”. Para Astronom lainnya juga menemukan siklus 56 tahun Gerhana Matahari dan Bulan dengan cara mendecode setiap batu pada Stonehenge.

Pada setiap batu tegak, merefleksikan posisi tertentu dari cahaya matahari, sehingga sangat akurat untuk menunjukkan siklus perhitungan astronomi. Sungguh hebat orang-orang zaman itu.

Bagaimana batu biru diangkut dari Wales telah banyak dibincangkan dan berdasarkan penelitian bahwa ia mungkin merupakan sebagian dari batu peringatan lebih awal di Pembrokeshire dan dibawa ke Dataran Salisbury ( Salisbury Plain ). Banyak arkeolog percaya bahwa Stonehenge merupakan percobaan mengekalkan dalam bentuk batu, bangunan papan yang bertaburan di Dataran Salisbury seperti Tembok Durrington.

Monumen ini diselaraskan timur laut – barat daya dan keutamaan diletakkan oleh pembangunnya pada titik balik matahari dan equinox sebagai contohnya, pada pertengahan pagi musim panas, matahari muncul tepat di puncak batu tumit ( Heel stone ), dan cahaya pertama matahari ke tengah Stonehenge antara dua susunan batu berbentuk ladam. Ini tidak mungkin terjadi secara kebetulan. Matahari timbul pada arah berlainan pada permukaan geografi tempat berlainan. Untuk penyelarasan itu tepat, ia mesti diperkirakan tepat untuk garis lintang Stonehenge pada 51° 11’. Penyelarasan ini, tentunya dasar bagi reka dan bentuk dan tempat bagi Stonehenge. AlexanderThom berpendapat bahawa lokasi tersebut diatur menurut ukuran yar megalitikum.



Maka sebagian pendapat bahwa Stonehenge melambangkan tempat observatorium kuno, walaupun berapa jauh penggunaan Stonehenge untuk tujuan tersebut dipertentangkan. Sebagian pendapat pula mengemukakan teori bahwa ia melambangkan farah besar (Artikel dari the Observer), komputer atau juga lokasi pendaratan makhluk asing.

Banyak perkiraan mengenai pencapaian mesin diperlukan untuk membangun Stonehenge. Mengandaikan bahwa batu biru ini dibawa dari Wales dengan tenaga manusia dan bukannya oleh gletser sebagaimana dugaan Aubrey Burl, pelbagai cara untuk memindahkannya dengan menggunakan tali dan kayu. Pada 2001, suatu percobaan untuk mengalihkan satu batu besar sepanjang jalan darat dan laut yang mungkin dari Wales ke Stonehenge. Sukarelawan menariknya di atas luncur ( sledge ) kayu di daratan tetapi jika dipindahkan ke replika bot prasejarah, batu tersebut tenggelam diSelat Bristol.

Ukiran senjata pada sarsen adalah unik pada seni megalitikum di Kepulauan British ( British Isles ) di mana desain lebih abstrak, begitu juga batu berbentuk ladam kuda adalah luar biasa bagi kebudayaan yang mengatur batu dalam bentuk bundar. Motif tersebut biasa bagi penduduk Brittany pada masa itu dan pada dua fase Stonehenge telah dibangun di bawah pengaruh continental influence. Ini dapat menjelaskan pada satu tahap, tentang reka dan bentuk monumen, tetapi pada keseluruhannya, Stonehenge masih dapat dijelaskan dari segala konteks kebudayaan Eropa prasejarah.

Perkiraan mengenai tenaga manusia yang diperlukan untuk membangun pelbagai fase Stonehenge meletakkan jumlah keseluruhan yang terlibat atas berjuta jam manusia bekerja. Stonehenge I kemungkinan memerlukan sekitar 11.000 jam, Stonehenge II sekitar 360.000 dan pelbagai baian bagi Stonehenge III mungkin melibatkan sehingga 1.75 juta jam. Membentuk batu-batu ini diperkirakan memerlukan 20 juta jam manusia menggunakan perkakas primitif yang terdapat pada masa itu.