David Jacques, från University of Buckingham, gjorde upptäckten vid Blick Mead i oktober och sade att koldateringsresultaten just hade bekräftats.
Men han uttryckte också oro över eventuella skador på platsen över planer på att bygga en vägtunnel förbi Stonehenge.
Transportministeriet sa att det skulle "samråda före någon byggnad".
Den Blick Mead platsen är cirka 2,4 km från Stonehenge och arkeologer sade "vetenskapligt testat kol" grävt upp från platsen hade "avslöjat att den daterats från omkring 4000 f.Kr.".
David Jacques sade att utgrävningen också hade funnit "bevis på festande" inklusive brända flintor, verktyg och rester av jätteboskap, känd som aurochs, som äts av tidiga jägare samlare.
Jacques Jacques sade: "Brittisk förhistoria kan behöva skrivas om. Detta är den senaste daterade Mesolithic läger någonsin hittat i Storbritannien.
"Blick Mead webbplats förbinder de tidiga jägare samlar grupper som återvänder till Storbritannien efter istiden till Stonehenge området, hela vägen fram till Neolithic i slutet av 5th Millennium BC.
"Men vår enda chans att ta reda på om det tidigaste kapitlet i Storbritanniens historia kan förstöras om tunneln fortsätter."
Andy Rhind-Tutt, före detta borgmästare och nuvarande ordförande för Amesbury Museum, som delfinansierade utgrävningen, sade att upptäckten kunde "förutsatt vad arkeologer har letat efter i århundraden - svaret på historien om förhistoria Stonehenge."
Tidigare denna månad meddelade regeringen finansiering för en 2,9 km lång tunnel för att avlägsna trafikstockningar från huvudvägen förbi Stonehenge.
En talesman för transportministeriet sade: "Som med alla vägsystem kommer vi att samråda med berörda parter innan någon byggnad börjar på A303.
"Engelskt arv och nationellt förtroende stöder våra planer, och vi kommer att se till att platser av kulturell eller historisk betydelse skyddas när vi går vidare med uppgraderingen."
Arkeologer som arbetar på en plats nära Stonehenge säger att de har hittat en orörd 6000-årig lägerplats som "kan skriva om brittisk historia".