在石圈中心通向出入口标石的连线上，每年夏至日可观测到太阳恰好在标石上方升起，表明整组建筑与太阳崇拜和天文观测有关。
经过用精密的测算，发现列石一些关键结构的连线在一年中同日、月的运行路线相合有24次之多，可见观测内容之复杂。
石阵的外围是直径约90米的环形土岗和沟。沟是在天然的石灰土壤里挖出来的，挖出的土方正好作为土岗的材料。
紧靠土岗的内侧由56个等距离的坑构成又一个圆，坑用灰土填满，里面还夹杂着人类的骨灰。
巨石阵最壮观的部分是石阵中心的砂岩阵。它是由30根石柱上架着横梁，彼此之间用榫头、榫根相联，形成一个封闭的圆阵。这个排列成马蹄形的巨石位于整个巨石阵的中心线上，马蹄形的开口正对着仲夏日出的方向。
巨石阵的东北侧有一条通道，在通道的中轴线上竖立着一块完整的砂岩巨石，高4.9 米，重约35 吨，被称为"脚跟石"。
每年冬至和夏至从巨石阵的中心远望"脚跟石"，日出隐没在"脚跟石"的背后，增添了巨石阵的神秘色彩。
巨石阵占地大约11公顷，主要是由许多整块的蓝砂岩组成，每块约重50吨。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.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。
从现在看来，巨石阵的建筑规模和工程难度对于早期人类来说，简直是不可思议的。
它的建成比埃及最古老的金字塔还要早700年，然而究竟是谁建造了这雄伟的巨石阵，现在仍然众说纷纭。
有人认为是当地早期居民凯尔特人建造的墓穴;也有人认为是古罗马人为天神希拉建造的圣殿;还有人认为是丹麦人建造用来举行祭典的地方。然而这些虚无缥缈的想象都没有确凿的证据。
学者们甚至使用了当前最先进的仪器设备，考察巨石阵的奥秘。
奇怪的是，他们发现巨石阵竟能发出超声波!
古人在刀耕火种的时代怎么会知道超声波呢?
有学者认为巨石阵是远古时代的天文观测仪器;也有学者认为巨石阵是原始人狩猎的特殊装置;更多的学者却说巨石阵纯粹就是古人举行祭祀的宗教场所;更有学者干脆把巨石阵视为一种文化，一种古人对巨石的崇仰与尊重。
古人崇尚巨石般的坚毅威猛，向往巨石般的牢固与结实，巨石阵是古人对心中理想的完美垒砌。
众说纷纭，无法有一种权威的推断。几百年来，人们陷入了对巨石阵不断探索的苦苦追求之中。
需要说明的是，所谓巨石阵，实际有二座，一座是巨石阵，一座是巨石阵1英里之外的另一片较小的石阵，只是如今已经不复存在。
一些考古专家团队先发掘了这座小型石阵，取得两个重大发现：一，小型巨石阵下面埋葬了63具尸体，其中还发现一个象征着较高社会地位的权杖头，旁边还有一个用来焚香的小碗。
经过检测研究，这63人属于一个家族，而通过权杖头来分析，这个家族应该就是统治家族。
二，小型巨石阵建造于约5000年前，比大巨石阵要早上500以上。这指出了大巨石阵的传承，和建造技术上的积累。
他们又在大型巨石阵地下，挖出8万块动物骨骸，在分析这些动物的牙齿和当地出土的陶片之后，该考古团队的推论是：大型巨石阵建造于公元前2500年左右，是用于冬至和夏至的庆典，8万块动物骨骸是在年复一年的庆典上被吃掉的剩下的骨头。?
而根据巫师界的密档记载，巨石阵一共分为三个阶段完成。第一阶段的建造时间大约在公元前2800年左右，由生活在英国南部索尔兹伯里平原上的原始居民们建造。
那时，这些石阵已经初具规模——圆沟、土岗、巨大的种石和"奥布里坑群”。
除了英伦诸岛之外，在欧洲大陆，爱尔兰、法国、西班牙等地区也有类似的石阵遗址存在。
这些巨石结构的文化，被统一称为巨石文化。巨石结构之所以遍布在欧洲大陆的广大地区，是同当地的宗教信仰有关，石阵是用来埋葬死者的墓地。
斯通亨治石圈的建造者是利用了绳索、杠杆、滚木、土坡等相结合的方法.从遥远的地方将巨石运到索尔兹伯里平原来修建这些巨石阵。
由于石圈非常庞大，巨石原料又不是在近处就能找到，所以如果没有统一的安排，没有集合很多人的力量和才智，这项长期的工程是很难完成的。
因为在生产力极为低下的条件下.如果不是关系到人类生死存亡、安乐福扯，当地的原始人类是不会付出如此巨大的精力去建筑这样一处巨石阵的。
大约在公元前1500年年，石阵建筑进入第二阶段，在此期间，整个石阵已经基本竣工，这个阶段的主要建筑任务是建造支撑的石柱群和长长的通道。
有人曾在石阵一旁发现了一把匕首,并从中得到了关于石阵很多的隐秘信息。
那柄匕首很有可能是来自当时帟腊迈锡尼城堡的皇家坟墓，而那把匕首的制造年代人约在公元前1500年。
这与用放射性元素测出来的石阵二期工程建造的年代大体相当.根据这些发现，人们普遍认为，这第二阶段是出自地中海地区的建筑师之手。
要说巨石阵二期工程的作用，应该与天文学有着紧密联系。
200年前，就有天文学者注意到巨石阵的主轴线，这轴线指向夏至时日出的方位，而冬至的落日又在东西拱门的连线上。