考古證明，巨石陣的修建是分幾個不同階段完成的。大約在公元前3100年，開始了第一階段的修建。首先是修建環(huán)形的溝渠和土臺。由藍砂巖排列成兩個圓環(huán)，是巨石陣的雛形。在公元前2100年至公元前1900年，修建了通往中央的道路。又建成了規(guī)模龐大的巨石陣：以巨石為柱，頂上則橫臥巨石為楣。構(gòu)成直徑30米左右的圓環(huán)。而其后的500年間，這些巨石的位置曾經(jīng)被不厭其煩地重新排列。形成今天的格局。

公元前2600年左右

金屬被引入不列顛全島，堅硬的鑿刻工具被制作出來，這個時期的巨石陣更精致完美，像Somerset的Stanton Drew，Orkneys的BrodgarRing，直徑超過90公尺。然而一些其它主要的石陣則小多了，一般只有18到30公尺。它們有個特殊的現(xiàn)象，就是除了圓形石陣之外，還會現(xiàn)橢圓形的石陣，長軸方向指向太陽和月亮的方位。數(shù)目在宗教上也呈現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象，我們發(fā)現(xiàn)不論巨石陣的圓周有多大，各地的立石數(shù)量都有獨特的數(shù)目，如Lake District地區(qū)的數(shù)量都是12，Hebrides地區(qū)的則是13，蘇格蘭中部則是4、6或8個，Land‘s End地區(qū)是19或20個，而愛爾蘭南部是5。

英國考古專家在巨石陣附近發(fā)掘出青銅器時代早期一位弓箭手的墳墓。研究發(fā)現(xiàn)，這個人大約生活于公元前2300年，巨石陣正是在此前后于倫敦西南120公里外的埃姆斯伯里形成。從墳墓中的陪葬品多達100件，包括金耳環(huán)、銅刀子和很多陶器，這個人可能是當時巨石陣附近地區(qū)的一位顯赫人物，一些考古學家因此猜測他參與主持建造了巨石陣。