Opptil 90 store steiner som står på høykant, kjent som monolitter, er funnet under tre kilometer fra Stonehenge.
Noen av steinene er 4,5 meter høye og eksperter sier at monumentet er unikt og i «ekstraordinær målestokk».
Monumentet anslås å være 4500 år gammelt og kan ha ligget begravet under jorden i flere tusen år, skriver arkeologene ved Ludwig Boltzmann Institute i en pressemelding.
– Vi tror ikke det finnes noe lignende noe sted i verden, sier Vincent Gaffney fra University of Bradford til BBC.
Fem ganger så stort som Stonehenge
Det nye monumentet er oppdaget ved hjelp av en jordpenetrerende radar som har vært i stand til å finne objekter under overflaten.
– Ikke bare demonstrerer dette nye funnet en fullstendig uventet fase i monumentarkitekturen på et av de største seremonielle stedene i det førhistoriske Europa, den nye steinrekken kan være samtidig eller tidligere enn den berømte Stonehenge-sirkelen, sier Gaffney.
Det nye monumentet dekker et område som er fem ganger så stort som Stonehenge, og har derfor fått navnet «Superhenge».
Diameteren på det nye monumentet er på 500 meter og det er over 1,5 kilometer i omkrets.
Initiativtakeren til prosjekter som har ledet frem til funnet, Wolfgang Neubauer, sier at monumentet opprinnelig kan ha bestått av opptil 200 monolitter.
– De manglende steinene kan ha vært steinene som senere ble brukt til å bygge Stonehenge, sier Neubauer.
Vet ikke formålet med monumentet
Til tross for et utall mer eller mindre sannsynlige teorier om formålet med Stonehenge, er ingen sikre på hva det ble brukt til.
Nå håper arkeologene at det nye funnet også vil bidra til å oppklare gåten rundt Stonehenge.
– Oppdagelsen av et stort nytt steinmonument, som i bemerkelsesverdig vis er blitt bevart, har betydelig innvirkning på vår forståelse av Stonehenge og landskapet rundt, sier Vincent Gaffney.
Selv om steinene er monolitter som er laget for å stå på høykant, ligger de veltet under bakken i dag.
Det er ikke klart om og når det nye funnet blir gravd ut og eventuelt gjort tilgjengelig for publikum.