Si pensa che questo complesso sia stato progettato dagli antichi abitatori della regione non soltanto come un luogo di culto, ma anche come un immenso calendario, dopo una paziente osservazione del cielo, per tenere traccia del trascorrere dei mesi, delle stagioni e degli anni.
Certamente Stonehenge contiene molti riferimenti al moto del Sole e della Luna; il numero di pietre e di buche nei vari anelli sembra essere legato a qualche ciclo astronomico, come quello delle fasi lunari. Inoltre le direzioni degli allineamenti fra le varie pietre coincidono pressapoco con alcuni punti della volta celeste, che corrispondono ad eventi periodici come il sorgere e il tramontare del Sole ai solstizi.
Per esempio, il giorno del solstizio d'estate, il Sole sorge in un punto più a settentrione rispetto a tutti gli altri giorni dell'anno. Quel giorno, stando nel centro del cerchio di pietre, si può vedere sorgere il Sole circa al di sopra di una pietra particolare detta "Heel Stone", che si trova lungo l'asse della costruzione.
Il complesso di Stonehenge sembra cioè allineato in modo non casuale.
Tuttavia, anche se Stonehenge racchiude un notevole simbolismo di carattere astronomico, non è ancora chiaro se fosse davvero un luogo di studio dei fenomeni celesti, come sostengono molti studiosi, o fungesse solo come un calendario per le ricorrenze stagionali, come la semina e la raccolta del grano.
Gli allineamenti fra le rocce non sono molto precisi, e spesso gli studiosi hanno elaborato delle teorie "a posteriori" per spiegare la posizione delle pietre.
Alcuni sostengono addirittura che questo complesso servisse per prevedere il verificarsi delle eclissi. Una volta note la lunghezza dell'anno e del mese, facilmente determinabili, sarebbe stato necessarperò conoscere la periodicità del moto dei nodi dell'orbita lunare: un'eclisse avviene solo quando Sole e Luna si trovano in prossimità di un nodo. È improbabile che gli antichi abitatori del luogo avessero conoscenze così avanzate.
In ogni caso, le eclissi rappresentavano per l'antica popolazione del luogo un evento molto importante, forse un presagio di sventura come in molti altri popoli del passato.
William Stukeley, uno studioso del 1700, avanzò l'ipotesi che Stonehenge sia stato costruito dai Druidi come tempio per il culto del serpente (tempio detto "Dracontia"). Il simbolismo del serpente si ritrova spesso correlato alle eclissi, anche in altre culture antiche come quella cinese: durante l'eclisse un gigantesco serpente ("draco" in latino) inghiottirebbe il Sole o la Luna. Non a caso, forse, l'intervallo di tempo necessario affinché la Luna ritorni allo stesso nodo si chiama "mese draconitico": i nodi dell'orbita lunare, punti invisibili della sfera celeste, vengono identificati come il "serpente", che simboleggia in questo caso le forze ignote e misteriose del cosmo.