Stonehenge'in mimari önemi, taşların büyüklüğünden çok bağlanma biçimindedir. Yapının çekirdeği trilithon'dur: iki dikey taş (sarsen) ve üzerlerine oturan yatay bir lento. Bu, en saf haliyle dikme-kiriş (post-and-lintel) sistemidir — ama burada ahşap marangozluğunun mantığı taşa aktarılmıştır.

Her lentonun alt yüzünde oyulmuş çukurlar (mortise), dikmelerin tepesindeki çıkıntılara (tenon) geçer; böylece lento yerinden kaymadan kilitlenir. Dış sarsen halkasında lentolar uç uca, dilli-yivli (tongue-and-groove) geçmelerle birbirine bağlanarak kesintisiz, kavisli bir taş halka oluşturur. Lentoların üst yüzü, zemindeki eğime rağmen yatay kalacak şekilde tıraşlanmış; dikmeler ise yukarı doğru hafifçe inceltilerek (entasis benzeri bir düzeltme) algısal denge gözetilmiştir.

Yaklaşık 25 ton ağırlığındaki sarsenler bölgeden, daha küçük "mavi taşlar" ise yüzlerce kilometre uzaktaki Galler'den (Preseli Tepeleri) getirildi — taş seçiminin ve lojistiğin bir tasarım kararı olduğunu gösterir. Stonehenge böylece megalitik geleneğin, gevşek dikilitaş dizisinden, bağlantı detayı çözülmüş bir strüktürel sisteme evrildiği anı temsil eder: taş artık yalnızca dikilmez, marangozvari geçmelerle kurulur.