Stonehenge I
Monumen pertama terdiri dari kurungan 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 kurungan terdapat 59 lubang, dikenal sebagai lubang Aubrey untuk memperingati John Aubrey, arkeolog abad ketujuh belas yang merupakan orang pertama yang mengenal lubang-lubang tersebut. Dua puluh lima dari lubang Aubrey diketahui mempunyai pemakaman abu bertanggal dua abad sesudah pembangunan Stonehenge. Tiga puluh abu mayat diletakkan di dalam parit kawasan kurungan 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 millennium ketiga SM. Beberapa kesan papan yang didapati diletakkan 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-tengan 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 turut termasuk contoh batu rhyolite, tufa gunung berapi, dan myolite dan seberat 4 ton.
Pintu masuk dilebarkan pada masa ini menjadikannya selaras dengan arah matahari naik pertengahan musim panas dan matahari terbenam pertengahan musim sejuk masa tersebut. Monumen tersebut ditinggalkan tanpa disiapkan, sementara batu biru kelihatannya dipindah 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, dijumpai pada tahun 2002 tiga batu ke selatan, membayangkan bagaimana Stonehenge kelihatan pada masa ini. Stonehenge IIIa dikatakan dibangun oleh orang Beaker.
Stonehenge IIIb
Pada aktivitas fase berikutnya pada akhir millennium 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 mengagumkan jika siap.
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 trilithon batu sarsen diproses dan disusun dalam bentuk ladam. Batu besar ini, sepuluh menegak dan lima batu alang, dengan berat sehingga 50 tan setiap satu 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. Akhir sekali dua batu portal besar dipasangkan di pintu masuk yang kini hanya tinggal satu, Batu Penyembelihan (Slaughter Stone) 4,9 meter (16 kaki) panjang. Fase yang bercita-cita tinggi 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 ditengah, mengikuti tata rajah layout sarsen. Walaupun ia kelihatannya satu fasa kerja yang menakjubkan, pembinaan Stonehenge IIIc dibina 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.
