在石圈中心通向出入口標石的連線上，每年夏至日可觀測到太陽恰好在標石上方升起，表明整組建築與太陽崇拜和天文觀測有關。
經過用精密的測算，發現列石一些關鍵結構的連線在一年中同日、月的運行路線相合有24次之多，可見觀測內容之復雜。
石陣的外圍是直徑約90米的環形土崗和溝。溝是在天然的石灰土壤里挖出來的，挖出的土方正好作為土崗的材料。
緊靠土崗的內側由56個等距離的坑構成又一個圓，坑用灰土填滿，里面還夾雜著人類的骨灰。
巨石陣最壯觀的部分是石陣中心的砂岩陣。它是由30根石柱上架著橫梁，彼此之間用榫頭、榫根相聯，形成一個封閉的圓陣。這個排列成馬蹄形的巨石位于整個巨石陣的中心線上，馬蹄形的開口正對著仲夏日出的方向。
巨石陣的東北側有一條通道，在通道的中軸線上豎立著一塊完整的砂岩巨石，高4.9 米，重約35 噸，被稱為"腳跟石"。
每年冬至和夏至從巨石陣的中心遠望"腳跟石"，日出隱沒在"腳跟石"的背後，增添了巨石陣的神秘色彩。
巨石陣佔地大約11公頃，主要是由許多整塊的藍砂岩組成，每塊約重50噸。主軸線、通往石柱的古道和夏至日早晨初升的太陽在同一條線上;另外，其中還有兩塊石頭的連線指向冬至日落的方向.巨石陣的主體由幾十塊巨大的石柱組成，這些石柱排成幾個完整的同心圓，巨石陣的外圍是直徑約90米的環形土溝與土崗，內側緊挨著的是56個圓形坑。
從現在看來，巨石陣的建築規模和工程難度對于早期人類來說，簡直是不可思議的。
它的建成比埃及最古老的金字塔還要早700年，然而究竟是誰建造了這雄偉的巨石陣，現在仍然眾說紛紜。
有人認為是當地早期居民凱爾特人建造的墓穴;也有人認為是古羅馬人為天神希拉建造的聖殿;還有人認為是丹麥人建造用來舉行祭典的地方。然而這些虛無縹緲的想象都沒有確鑿的證據。
學者們甚至使用了當前最先進的儀器設備，考察巨石陣的奧秘。
奇怪的是，他們發現巨石陣竟能發出超聲波!
古人在刀耕火種的時代怎麼會知道超聲波呢?
有學者認為巨石陣是遠古時代的天文觀測儀器;也有學者認為巨石陣是原始人狩獵的特殊裝置;更多的學者卻說巨石陣純粹就是古人舉行祭祀的宗教場所;更有學者干脆把巨石陣視為一種文化，一種古人對巨石的崇仰與尊重。
古人崇尚巨石般的堅毅威猛，向往巨石般的牢固與結實，巨石陣是古人對心中理想的完美壘砌。
眾說紛紜，無法有一種權威的推斷。幾百年來，人們陷入了對巨石陣不斷探索的苦苦追求之中。
需要說明的是，所謂巨石陣，實際有二座，一座是巨石陣，一座是巨石陣1英里之外的另一片較小的石陣，只是如今已經不復存在。
一些考古專家團隊先發掘了這座小型石陣，取得兩個重大發現︰一，小型巨石陣下面埋葬了63具尸體，其中還發現一個象征著較高社會地位的權杖頭，旁邊還有一個用來焚香的小碗。
經過檢測研究，這63人屬于一個家族，而通過權杖頭來分析，這個家族應該就是統治家族。
二，小型巨石陣建造于約5000年前，比大巨石陣要早上500以上。這指出了大巨石陣的傳承，和建造技術上的積累。
他們又在大型巨石陣地下，挖出8萬塊動物骨骸，在分析這些動物的牙齒和當地出土的陶片之後，該考古團隊的推論是︰大型巨石陣建造于公元前2500年左右，是用于冬至和夏至的慶典，8萬塊動物骨骸是在年復一年的慶典上被吃掉的剩下的骨頭。
而根據巫師界的密檔記載，巨石陣一共分為三個階段完成。第一階段的建造時間大約在公元前2800年左右，由生活在英國南部索爾茲伯里平原上的原始居民們建造。
那時，這些石陣已經初具規模——圓溝、土崗、巨大的種石和"奧布里坑群」。
除了英倫諸島之外，在歐洲大陸，愛爾蘭、法國、西班牙等地區也有類似的石陣遺址存在。
這些巨石結構的文化，被統一稱為巨石文化。巨石結構之所以遍布在歐洲大陸的廣大地區，是同當地的宗教信仰有關，石陣是用來埋葬死者的墓地。
斯通亨治石圈的建造者是利用了繩索、杠桿、滾木、土坡等相結合的方法.從遙遠的地方將巨石運到索爾茲伯里平原來修建這些巨石陣。
由于石圈非常龐大，巨石原料又不是在近處就能找到，所以如果沒有統一的安排，沒有集合很多人的力量和才智，這項長期的工程是很難完成的。
因為在生產力極為低下的條件下.如果不是關系到人類生死存亡、安樂福扯，當地的原始人類是不會付出如此巨大的精力去建築這樣一處巨石陣的。
大約在公元前1500年年，石陣建築進入第二階段，在此期間，整個石陣已經基本竣工，這個階段的主要建築任務是建造支撐的石柱群和長長的通道。
有人曾在石陣一旁發現了一把匕首,並從中得到了關于石陣很多的隱秘信息。
那柄匕首很有可能是來自當時帟臘邁錫尼城堡的皇家墳墓，而那把匕首的制造年代人約在公元前1500年。
這與用放射性元素測出來的石陣二期工程建造的年代大體相當.根據這些發現，人們普遍認為，這第二階段是出自地中海地區的建築師之手。
要說巨石陣二期工程的作用，應該與天文學有著緊密聯系。
200年前，就有天文學者注意到巨石陣的主軸線，這軸線指向夏至時日出的方位，而冬至的落日又在東西拱門的連線上。