Đền quay hướng Tây, có 3 tòa, kiến trúc theo kiểu "Tiền nhất, hậu đinh" (chữ Hán). Tiền Đường gồm 5 gian, có kiến trúc theo kiểu đình làng. Hậu cung có tượng vua Đinh Tiên Hoàng được sơn son thiếp vàng, có chiều cao tới gần 2m. Tương truyền được dựng từ thời Hậu Lê: Giữa sân đền cũng có một long sàng bằng đá, tượng trưng cho vua ngự triều, trước đền có hồ bán nguyệt.

Năm 1993, Đền thờ vua Đinh Tiên Hoàng ở xã Gia Phương đã được Nhà nước cấp bằng công nhận di tích lịch sử văn hóa cấp Quốc gia.