A vizsgálatok szerint az időszámításunk előtt 2500–2100 között épült, monumentális kőépítmény legnagyobb kövei Wiltshire West Woods nevű részéről származhatnak, amely 25 kilométerre van a megalitikus építménytől.
Míg a kisebb bazaltkövek eredetét már korábban megfejtették – ezek Walesből, 225 kilométeres távolságból származnak –, a nagy homokkő oszlopok és gerendák forrása sokáig kérdéses volt. A nagyjából 80 eredeti sziklából ma 52 van ma is a helyén, és ezek legnagyobbjai hosszra elérik a 9 métert, tömegük pedig akár 25 tonna is lehet. A nagy kövek kapcsán a 16. század óta tartotta magát egy népszerű teória, miszerint a homokkövek a Marlborough Downs területéről származnak, amely 30 kilométerre van Stonehenge-től. Ezt a feltevést azonban soha senki nem vizsgálta meg alaposabban.
David Nash és a Brightoni Egyetem kutatói egy hordozható fluoreszcens röntgenspektrográffal vizsgálták meg a stonehenge-i köveket, pontosan meghatározva azok kémiai összetételét. Egy 1958-ban begyűjtött magmintán tömegspektrometriai méréseket is végeztek, majd az eredményeket összevetették az Anglia déli részén található különböző homokkő-lelőhelyek anyagával. A vizsgálatok eredménye alapján az 52 homokkő sziklából 50 egyértelműen a West Woods területén jellemző homokkövekhez köthető.
Ezt az eredetet a fennsík története is alátámasztja, a mintegy 6 négyzetkilométeres régió ugyanis legalább 8000 éve lakott, és világos nyomai vannak annak, hogy a területről nagyon korántól homokkövet termeltek ki. Hogy miért éppen innen származnak a legnagyobb kövek, arra a kutatók szerint az lehet a magyarázat, hogy itt voltak megfelelő méretű és minőségű sziklák. A régió ráadásul fekvése miatt is kedvező lehetett, hiszen viszonylag közel van Salisbury-hez, Stonehenge helyszínéhez, és magasabban fekszik, mint a megalitikus emlékmű. A vizsgálatok alapján a nagy köveket 2500 környékén szállíthatták a helyszínre. A szakértők erre a munkálatra potenciális útvonalakat is javasoltak, amelyek a mellékelt térképen láthatók.
Az továbbra is kérdés, hogy a maradék két nagy kő honnan származik, és miért más, mint a többi. Lehetséges, hogy ezeket egy másik építőcsapat vagy egy másik közösség szolgáltatta. Az is elképzelhető, hogy a hiányzó 28 kő egy része is ebből másik forrásból származott, ezt azonban valószínűleg sosem fogjuk biztosan tudni, mondják a kutatók. Stonehenge köveinek eredete mellett az építmény funkciójával kapcsolatban is számos dolog kérdéses. Az építők a kutatók szerint valószínűleg a nyári napéjegyenlőség megfigyelésére és szakrális célokra használhatták a kőkörökből álló struktúrát.
