Placken, som härstammar från 1920-talet, togs från Woodhenge, som ligger tre kilometer från sin mer kända samtida, Stonehenge.
De beskriver och visar en plan för platsen, som upptäcktes av en förbipasserande RAF-pilot av en slump 1925.
Placken installerades ursprungligen av arbetsministeriet efter arkeologiska utgrävningar.
Heather Sebire, från English Heritage, som bryr sig om denna webbplats, sade: "Woodhenge är en otroligt viktig kulturarvsplats och dessa plack är ett landmärke i historien om hur platsen upptäcktes, grävdes ut och presenterades för nästan hundra år sedan.
"Detta är ett allvarligt fall av kulturarvsbrott. Vi samarbetar med Wiltshire Police och Historic England för att identifiera de skyldiga och hoppas att vi kan lämna tillbaka placken dit de hör hemma."
Phil McMahon, kommissarie för forntida monument i det historiska England, sade: " Den sorgliga stölden av dessa historiska plack har berövat oss en viktig aspekt av historien om Woodhenge.
"De utgör en viktig del av ett av de tidigaste försöken att tolka och presentera för allmänheten de komplexa och internationellt betydelsefulla förhistoriska monumenten av Stonehenge världsarv.
"Vi hoppas verkligen att placken kan återställas och återställas till sin rättmätiga plats i Woodhenge."
Woodhenge går tillbaka till ca 2300 f.Kr. och anses ha varit en viktig gemensam mötesplats för människor i den senare stenåldern.
Idag markerar 168 betongstolpar positionerna för de ursprungliga sex koncentriska ringarna av gigantiska träslag, som låg i ett cirkulärt dike som kallas henge.
Polisen har vädjat om att vittnen ska kontakta dem.
Ett par bronstavlor har stulits från ett förhistoriskt monument i Wiltshire.