Geophysikalische Untersuchungen scheinen das zu bestätigen. Zur jüngeren Schicht II (Präkeramisches Neolithikum B) gehören mehrere aneinander grenzende rechtwinklige Räume mit Estrich aus geschliffenem Kalk. Die in Göbekli Tepe gefundenen Monolithe sind mit Tierreliefs oder abstrakten Piktogrammen verziert. Die sehr sorgfältig bearbeiteten Tierreliefs zeigen Löwen (oder Tiger oder Leoparden), Stiere, Gazellen, Schlangen, andere Reptilien, Geier, Kraniche, Ibisse und Skorpione. Obwohl die archäologische Stätte bereits seit Anfang der 1960er-Jahre bekannt war identifizierte erst der Archäologe Klaus Schmidt im Oktober 1994 die offenliegenden Teile der Anlage als eindeutig jungsteinzeitlich. Die Entdeckung der Ruinen von Göbekli Tepe gelten bis heute in der Archäologie als Sensation. Die Ruinen werden seit Mitte der 1990er-Jahre von Mitarbeitern des Deutschen Archäologischen Instituts ausgegraben. Bisher wurden nur 1,5 % des Areals freigelegt. Eine vollständige Ausgrabung ist nicht geplant. Die Funktion der Anlage ist umstritten. Am plausibelsten erscheint aber die Theorie des Ausgräbers Klaus Schmidt, dass es sich um ein steinzeitliches Bergheiligtum gehandelt habe.

Freigelegt wurden bisher 4 einzelne Anlagen A, B, C und D. Anlage A ist die erste ausgegrabene Anlage. Sie hat eine etwa quadratische Form, wobei mehrere Pfeiler und mächtige Mauern von mehr als einem Meter Dicke um ein zentrales Pfeilerpaar angeordnet sind. Die Pfeiler sind T-förmig, aber aus einem Stück gehauen. Drei der Pfeiler aus Anlage A tragen Reliefs. Sie zeigen Schlangendarstellungen. Des Weiteren die Vorderansicht eines Rinderschädels mit Gehörn sowie eine Tiergruppe, bestehend aus Stier, Fuchs und Kranich. Anlage B wurde nach Anlage A freigelegt. Sie besteht einem Zentralpfeilerpaar, um die mehrere durch Mauern verbundene Pfeiler konzentrisch angeordnet waren. Neben den beiden Zentralpfeilern waren nur zwei weitere Pfeiler in Anlage B mit Reliefs versehen. Ein Flachrelief zeigt vermutlich ein reptilartiges Wesen. Etwas östlich der Anlagen A und B befindet sich die Anlage C. Sie besteht aus vier konzentrischen Mauerringen um ein Zentralpfeilerpaar. Anlage C hat  einen Gesamtdurchmesser von mehr als 30 Metern. Die Reliefs in  dieser Anlage werden von Wildschwein-Abbildungen dominiert. Auf einem der Pfeiler ist die nahezu vollplastische Darstellung eines Raubtiers zu sehen. Anlage D ist nicht nur die größte, sondern auch die am reichsten ausgestaltete Anlage. Sie wurde oval mit einem maximalen Innendurchmesser von 20 Metern erbaut. Ihre Zentralpfeiler sind über 5 Meter hoch. Sie überragen die weiteren Pfeiler im Kreis um mindestens einen Meter. In der Anlage D ist nahezu jeder Pfeiler mit Reliefs verziert, vor allem mit Tierdarstellungen. Zu sehen sind Reliefs mit Darstellungen von Schlangen, Stier, Fuchs, Onager und Spinnen oder Insekten. Des Weiteren sind drei Reliefs mit Vogeldarstellungen, darunter die Darstellung zweier Kraniche, zu sehen. Die  Formgebung der Pfeiler mit den  seitlich dargestellten Arme lässt vermuten, dass es sich um Darstellungen von Wesen aus einer anderen Welt handeln.  Allerdings weichen sie erheblich von realistischen Menschen- und Tierdarstellungen dieser Zeit ab.

Jeder, der Göbekli Tepe besucht, ob Wissenschaftler oder normaler Mensch, erkennt sofort, dass dieser Ort voller ungelöster  Rätsel und Geheimnissen ist.  Steinzeitmenschen errichteten in uralten Zeiten zahlreiche megalithische Steinkreise. Erbaut aus zum Teil gigantischen Steinblöcken. Der Bau der Anlage erforderte eine komplexe Organisation. Schätzungsweise wären bis zu 500 Menschen nötig gewesen, um die 10–20 t (im Einzelfall auch 50 t) schweren Pfeiler in den Steinbrüchen der Umgebung zu brechen und 100–500 m weit zu transportieren. Fachlich versierte Baumeister müssen die Anlage entworfen, Arbeiter die Kalksteinsäulen aus dem Steinbruch gemeißelt und Transporteure  diese auf den Hügel gebracht haben. Wieso aber primitive  Steinzeitmenschen plötzlich ein derartiges Bauwerk errichteten , wie sie die Steinbrucharbeit bewerkstelligen  und wie sie die schweren Steine überhaupt bewegen konnten, kann bis heute niemand eindeutig beantworten. Die Theorie, dass Außerirdische eine Rolle bei Göbekli Tepe mitgespielt haben könnten, beschäftigt die Anhänger der Prä-Astronautik schon lange. Auf einigen der  teilweise mehr als vier Meter hohen Säulen sind Bildern von Köpfen, Armen und Händen zu sehen. Die humanoiden Figuren stellen aber möglicherweise keine Menschen dar. Es könnten Außerirdische sein. Auf den Skulpturen sind humanoiden Figuren, die Kleidung tragen, die nicht in jene Zeit passt, in der die Anlage errichtet wurde. Die Menschen dieser Zeit trugen Felle, doch hier sehen wir V-förmige Motive. Auch können die  massiven Steine, die zum Bau der Anlage verwendet wurden, von primitiven Menschen ohne nicht bewegt worden sein. Es verdichtet sich die Annahme, dass Außerirdische gekommen sind und die Anlage gebaut oder beim Bau geholfen haben. In dem prähistorischen Komplex wurden weder Feuerstellen noch Hinweise auf die Haltung von Nutztieren gefunden. Daraus schließen die Archäologen, dass die Menschen dort zur Jagd gingen und noch nicht sesshaft waren.

Seit 2018 gehört der Ausgrabungsort in der Türkei zum UNESCO-Weltkulturerbe.