Đền được khởi công xây dựng từ ngày 3 tháng Ba năm Canh Ngọ 1030 thời vua Lý Thái Tông khi vị hoàng đế này về quê làm giỗ cha. Sau này, đền được nhiều lần trung tu và mở rộng. Lần trùng tu lớn nhất là vào năm thứ hai niên hiệu Hoàng Định của vua Lê Kính Tông (tức năm 1620), khắc văn bia ghi lại công đức của các vị vua triều Lý.

Đền Đô được công nhận là Ngôi đền thờ 8 vị vua nhà Lý được nhiều người biết đến nhất

Đền Đô rộng 31.250 m², với trên 20 hạng mục công trình, chia thành 2 khu vực: nội thành và ngoại thành. Tất cả đều được xây dựng công phu, đắp vẽ chạm khắc tinh xảo. Khu vực nội thành có kiến trúc theo kiểu "nội công ngoại quốc". Cổng vào nội thành gọi là Ngũ Long Môn vì hai cánh cổng có trạm khắc hình năm con rồng. Trung tâm của Khu nội thành và cũng là trung tâm đền là chính điện. Chính điện gồm trước tiên là Phương đình (nhà vuông) 8 mái 3 gian rộng đến 70 m². Tiếp đến nhà Tiền tế 7 gian rộng 220 m². Tại đây có điện thờ vua Lý Thái Tổ (1009-1028). Phía bên trái điện thờ có treo tấm bảng ghi lại "Chiếu dời đô" của vua Lý Thái Tổ với đúng 214 chữ, ứng với 214 năm trị vì của 8 đời vua nhà Lý. Phía bên phải có treo tấm bảng ghi bài thơ nổi tiếng của Lý Thường Kiệt: "Nam quốc sơn hà Nam đế cư...".

Sau cùng là Cổ Pháp điện gồm 7 gian rộng 180 m² là nơi đặt ngai thờ, bài vị và tượng của 8 vị vua nhà Lý. Gian giữa là nơi thờ Lý Thái Tổ và Lý Thái Tông (1028-1054); ba gian bên phải lần lượt thờ Lý Thánh Tông (1054-1072), Lý Nhân Tông (1072-1128) và Lý Thần Tông (1128-1138); ba gian bên trái lần lượt thờ Lý Anh Tông (1138-1175), Lý Cao Tông (1175-1210) và Lý Huệ Tông (1210-1224)

Trong nội thành còn có nhà chuyển bồng, kiến trúc theo kiểu chồng diêm 8 mái, 8 đao cong mềm mại, nhà tiền tế, nhà để kiệu thờ, nhà để ngựa thờ. Đặc biệt, phía Đông đền có nhà bia, nơi đặt "Cổ Pháp Điện Tạo Bi" (bia đền Cổ Pháp). Tấm bia đá này cao 190 cm, rộng 103 cm, dày 17 cm, được khắc dựng năm Giáp Thìn (1605), do tiến sĩ Phùng Khắc Khoan soạn văn bia, ghi lại sự kiện lịch sử nhà Lê xây dựng lại đền và ghi công đức của các vị vua triều Lý.

Lễ hội đền Đô được tổ chức vào các ngày 14, 15, 16 tháng 3 âm lịch nhằm kỷ niệm ngày Lý Công Uẩn đăng quang (ngày 15.3 năm Canh Tuất 1009), ban "Chiếu dời đô". Đây là ngày hội lớn thu hút nhiều khách hành hương thể hiện lòng thành kính và nhớ ơn của người dân Việt đối với các vua Lý. Đó cũng là lễ hội truyền thống có từ lâu đời và trở thành phong tục được nhân dân xã Đình Bảng tự nguyện lưu giữ, trở thành nhu cầu không thể thiếu trong đời sống văn hóa tinh thần của nhân dân.