Археологический комплекс древних храмов Гёбекли Тепе состоит из трёх основных слоёв. Все слои относятся к неолиту.
Древнейшим является слой III. Его относят к охотничей культуре PPNA, время IX или середина X тысячелетия до нашей элы. В раннем комплексе были установлены монолитные колонны до 3 м в высоту, соединенные стенами из необработанного камня в округлую или овальную в плане постройку. Аналогичные колонны были в центре сооружения. Полы из известняка со следами огня. Низкие каменные скамьи вдоль стен. Кроме того, в храме были скульптуры кабанов и лис. Всего вскрыто четыре таких сооружения диаметром от 10 до 30 м. По данным геофизических исследований, в недрах холма скрыто еще 16 подобных сооружений, но время их создания не уточнено.
Слой II соответствует охотничей культуре PPNB (7500 – 6000 лет до н. э.). Основное строительство храмового комплекса пришлось именно на это время. Над засыпанными древними примитивнвсми сооружениями были построены четырехугольные залы с полами из полированного известняка. Колонны храмов украшены резьбой по камню в виде животных и абстрактных пиктограмм. Среди узнаваемых изображений – львы, быки, кабаны, лисы, газели, змеи и другие рептилии, насекомые, паукообразные, птицы, чаще всего грифы и водоплавающие. Изображения грифов связывают с особенностью местного культа; предполагается, что мертвых не хоронили, а оставляли на съедение грифам (позже это было принято у огнепоклонников), а их головы отделяли от туловища и хранили как предмет культа предков. Из изображений человека есть изображение обезглавленного тела, окруженного грифами.
Некоторые исследователи наодят здесь аналогию с натуфийской культурой в которой головы умерших сородичей – без нижней челюсти – отделяли от тел и помещали в особый мавзолей. Но в натуфийской культуре тела вовсе не отдавались грифам, а высушиивались на открытом воздухе и солнце в черте города, а затем вместе не с настоящими черепами, а муляжами сделанными из глины (в глазницы этих «искусственных» черепов вставляли перламутр) хоронилисбь в земле. Кроме того, натуфийцы были земледельцами, а у жителей Гёбекли Тепе следов земледелия не выявлено.
На Т-образных колоннах имеются также изображения рук.
На границе VIII и VII тысячелетия до нашей эры храмовый комплекс Гёбекли-Тепе был завален селем и уже не восстанавливался. Селевые отложения составляют I слой. Некоторые исследователи считают их искусственными. 
Расположение комплекса на склоне холма в балке позволяет представить, что когда-то здесь мог пройти сель.