重さ数トンから数十トンに及ぶ巨石を、車輪も金属器も持たない新石器時代の人々がどのように運び、組み立てたのかという謎も、地質学的アプローチによって大きく進展しました。ストーンヘンジを構成する石は、外側の巨大な「サルセン石（砂岩）」と、内側に並ぶやや小ぶりな「ブルーストーン（火成岩・砂岩類）」の2種類に大別されます。
近年のX線蛍光分析などを用いた研究により、外側のサルセン石は約25km北に位置するウェスト・ウッズから運ばれたことが特定されました。一方、内側のブルーストーンは、直線距離で約240kmも離れたウェールズ南西部のプレセリ丘陵から運搬されたことが確実視されています。さらに驚くべきことに、環状列石の中心にある「祭壇石（アルターストーン）」は、2026年の学術発表でなんと約750km離れたスコットランド北東部由来である可能性が示され、先史時代の長距離海上・陸上輸送ネットワークの存在が世界に衝撃を与えました。
巨石の加工と組み立て技術においても、当時の職人技術の高さが証明されています。巨石の上部に突起を作り、上に載せる横石（まぐさ石）に窪みを彫って噛み合わせる「ほぞ継ぎ（木工技術の応用）」が施されており、耐震性と構造強度を保つ工夫が凝らされています。木製のそり、丸太のコロ、獣脂を用いた潤滑、そして数千人規模の組織的な人力動員によって、これらの巨石群は何世代にもわたって組み上げられたと考えられています。
