约建于公元前4000-2000年，属新石器时代末期至青铜时代。（2008年3月至4月，英国考古学家研究发现，巨石阵的准确建造年代距今已经有4300年，即建于公元前2300年左右）。

早在20世纪50年代，考古工作者就推断，巨石阵至少已有几千年以上的历史。考古证明，巨石阵的修建是分几个不同阶段完成的。

前3100年

大约在公元前3100年，开始了巨石阵的第一阶段的修建。人们先挖了一道环形旱沟，在沟的外侧斜置了一块石块，在环沟内侧，修建了一些土坛，坛中有56个土坑。蓝砂岩派成的两个圆圈，是巨石阵的雏形。

巨石阵是欧洲著名的史前时代文化神庙遗址，考古碳年代鉴定技巧的结论是约建于西元前4000-2000年，属新石器时代末期至青铜时代。

关于巨石阵的年代，至今尚有争议。但是大多数史学家综合各种周遭因素后相信，巨石阵是公元前2500年到公元前2000年之间石器时代晚期建成的。

在公元前3300年到公元前900年这段时间中，巨石阵的建造有几个重要的阶段。

公元前3000年之前

这段时期的巨石阵分布在Irish海以及Irish-Scolttish海路信道的周边地区，数量不多但却令人印象深刻，直径超过30公尺以上，在圆阵之外都有一个独立石，似乎是一种宣告"此地已被占有"似的标示。

考古证明，巨石阵的修建是分几个不同阶段完成的。大约在公元前3100年，开始了第一阶段的修建。首先是修建环形的沟渠和土台。由蓝砂岩排列成两个圆环，是巨石阵的雏形。在公元前2100年至公元前1900年，修建了通往中央的道路。又建成了规模庞大的巨石阵：以巨石为柱，顶上则横卧巨石为楣。构成直径30米左右的圆环。而其后的500年间，这些巨石的位置曾经被不厌其烦地重新排列。形成今天的格局。

公元前2600年左右

金属被引入不列颠全岛，坚硬的凿刻工具被制作出来，这个时期的巨石阵更精致完美，像Somerset的Stanton Drew，Orkneys的BrodgarRing，直径超过90公尺。然而一些其它主要的石阵则小多了，一般只有18到30公尺。它们有个特殊的现象，就是除了圆形石阵之外，还会现椭圆形的石阵，长轴方向指向太阳和月亮的方位。数目在宗教上也呈现一个有趣的现象，我们发现不论巨石阵的圆周有多大，各地的立石数量都有独特的数目，如Lake District地区的数量都是12，Hebrides地区的则是13，苏格兰中部则是4、6或8个，Land‘s End地区是19或20个，而爱尔兰南部是5。

英国考古专家在巨石阵附近发掘出青铜器时代早期一位弓箭手的坟墓。研究发现，这个人大约生活于公元前2300年，巨石阵正是在此前后于伦敦西南120公里外的埃姆斯伯里形成。从坟墓中的陪葬品多达100件，包括金耳环、铜刀子和很多陶器，这个人可能是当时巨石阵附近地区的一位显赫人物，一些考古学家因此猜测他参与主持建造了巨石阵。

前2100年

在公元前2100年，人们修建了通往石柱群中央部位的道路，又建成了规模庞大的巨石阵，形成了夏至观日出的轴线。人们以巨石作柱，上卧一巨石作楣，构成直径30米左右的圆圈。圆圈内是呈马蹄形的巨石牌坊。

公元前2000年

在这个最后时期，以传统方法建立的巨石阵数量便开始减少。整体形状也不是很完美，不是呈现椭圆形就是扭曲的环状。在规模上也大不如前，有的直径甚至还不到3公尺。

其后的500年间，人们不厌其烦地多次重新排列这些巨石的位置，形成了今天大致能看出的格局。从现存的遗址看，这个环形石柱群被直径达120米的土堤围绕着，其石高6米，单块重30吨~50吨，石柱上面是厚重的石楣梁，紧密相连，形成柱廊形状；石环外侧土墙的东部有一巨大的石拱门，整个结构呈马蹄形。石环内有5座门状石塔，总高约7米，呈向心圆状排列。

公元1130年，英国的一位神父在一次外出时，偶然发现了巨石阵，从此这座由巨大的石头构成的奇特古迹，开始引起了人们的注意。

巨石阵的英文名字叫做“Stonehenge”。"Stone"意为“石头”，henge意为“围栏”（王同亿主编的《英汉辞海》：“henge，在英格兰发现的青铜时代的一种圆形构筑物（如木构），周围有埂和沟”）。

在英国人(British)的心目中，这是一个神圣的地方。