Đình có Nghi môn được xây trát kiểu hai tầng có mái đắp giả ngói ống, nối vào với ba cửa: một chính hai phụ tiếp liền với tường tạo thành phần ngăn ở phía trước, bên trái có đường dẫn thẳng vào trước am Mỵ Châu. Tất cả đều xây trát đơn giản.

Từ Nghi môn qua một sân rộng lát gạch Bát Tràng là tới Đại Đình, cạnh đó về bên trái là am Mỵ Châu, bên phải là nhà Tả vu mới được phục dựng năm 2004 - 2005.

Ngôi đình này được gọi theo tên địa danh Cổ Loa nhưng có tên là “Ngự triều di quy” vì theo t­ương truyền Đình được dựng trên nền cung điện thiết triều của vua An Dương Vư­ơng. Đây là một kiến trúc khá lớn, có bố cục mặt bằng hình chữ “Đinh”, (hay còn gọi là kiểu chuôi vồ) gồm 5 gian 2 trái và hậu cung.

Đại đình, dài 30m, rộng gần 14m, được làm bằng gỗ lim mái lợp ngói “mũi hài” cùng với những góc đao cong trông thật bề thế. Kết cấu bộ vì nóc làm theo kiểu “giá chiêng, chồng rư­ờng” với 6 hàng chân cột. Các cột cái khá lớn: cao 5,5m, đường kính 0,5m. Các cột quân cao 4m, đường kính 0,38m. Sáu bộ vì chia không gian nội thất ra làm 5 gian 2 chái khá rộng (1 gian rộng 4,1m, 2 chái rộng 3,8m). Để có thể làm được 2 chái lớn rộng nh­ư vậy, ng­ười ra đã làm 2 vì lửng tức là bộ vì trốn cột theo thể thức cổ truyền. Nói chung, các bộ vì của gian bên cũng làm theo kiểu giá chiêng nhưng các chi tiết đơn giản hơn gian giữa, kể cả ở các cốn và bộ vì nách. Mái đình, được đua rộng ra phía trước là nhờ cách sử dụng kẻ bẩy- một thân gỗ nguyên dài và mập gác mộng ở hai đầu cột quân và cột hiên v­ươn ra đỡ hoành và tầu mái. D­ưới quá giang của gian giữa có khắc dòng chữ “Thành Thái tam niên” (1903), đó là năm có cuộc tu bổ lớn. Các cuộc tu bổ như­ vậy làm cho di tích có thể vững chắc, tồn tại lâu hơn với thời gian, nhưng có lẽ những chi tiết, cấu kiện trang trí của ngôi đình, do hư­ hỏng cũng không thể giữ lại được. Đó là lý do khiến ta không còn thấy có nhiều mảng, nhiều chi tiết trang trí tại phần gỗ của kiến trúc này. Trong lần tu tạo năm 2001 cơ quan quản lý di tích đã cho phục hồi bộ sàn và cửa bức bàn ở xung quanh bằng gỗ lim như­ hiện nay.

Các chạm khắc trên kết cấu gỗ của đình không nhiều mà cũng không dày đặc, nhưng khá đẹp và tập trung ở các đầu dư, con rường, kẻ và ván nong.

Mười hai đầu dư ở các cột cái đều được chạm đầu rồng, còn phần thân rồng bị chìm khuất đi bởi những đao mác dài bay ra từ gáy, mang và hàm. Phần đầu rồng chiếm một tỷ lệ lớn có đôi mắt tròn to, nổi khối, miệng há mở trông rõ từng chiếc răng, mang phồng, tai lớn, từ mắt và mang bay ra những vân đao trông rất sống động. Kỹ thuật chạm tách bằng những đường chỉ chìm kết hợp với kỹ thuật chạm bong kênh, chạm lộng đã đạt hiệu quả cao, khiến cho đồ án này thật hoàn hảo, mặc dù chỉ thể hiện chủ yếu là một đầu rồng.

Điều đáng chú ý là các đầu dư trên hai bộ vì gian ngoài đã được chạm các mặt rồng ngoảnh vào phía giữa Đình, thay vì vươn đầu ra phía trước như các vì khác trông rất ngộ nghĩnh và vui mắt, đó là một hiện tượng bắt nguồn từ thế kỷ XVI.

Ở các con rường, trên kẻ hiên và ván nong của bộ vì có các đồ án “Phượng hàm thư”, “Lân hí cầu”, “Rồng - lân - phượng” và hoa lá kết hợp được thể hiện khá tinh tế và thanh thoát, nhẹ nhàng khiến ta nhìn vào không còn cảm thấy sự nặng nề của các cấu kiện gỗ to mập chồng chất lên nhau.

Trong hậu cung, tại hai vì nách cũng được chạm khắc đồ án rồng, thể hiện khá đặc sắc với phong cách nghệ thuật của thế kỷ XVIII với các chi tiết và cách bố cục như nối dòng từ ba ngôi đình Hương Canh, Ngọc Canh, Tiên Canh (Tam Canh) thuộc Vĩnh Phúc hay Đình Thổ Tang thuộc tỉnh Phú Thọ.

Một tác phẩm chạm khắc khá nổi bật trong ngôi đình là chiếc cửa võng sơn son thiếp vàng với các mảng chạm “Tứ linh” (Long - ly - quy - phượng), và “Tứ quý” (thông - trúc - cúc - mai), và các đề tài phổ biến trong điêu khắc gỗ cổ truyền. Chiếc cửa võng này có niên đại tạo tác cùng với năm đại tu “Thành Thái Quý Mão Xuân” (1903), được ghi ở một ô hộc nhỏ phía trên cửa võng. Đây là một bộ phận kiến trúc, một tác phẩm nghệ thuật được coi là rất đẹp của nội thất ngôi đình.

Trong toà đại đình còn có hai đôi câu đối. Một đôi giáp cửa võng có nội dung: “Nam thiên cựu lạc vi chư nhất phương vĩnh cửu lưu cầu phúc; Thế giới đại đồng an kỳ nghiệp vinh hanh lợi đồng nhân” (tạm dịch: Trời Nam cực lạc làm chủ một phương mãi mưu cầu phúc, tất cả mọi người ai cũng có việc làm phồn vinh cùng chung nhân nghĩa). Câu đối thứ hai: “Nhất vương phong trạch do tồn trung nghĩa dân tâm văn hữu quốc; Thiên lý uy danh tự tại túc ung miếu mạo nghiễm trung thiên” (Tạm dịch: Một đời vua ân đức hãy còn, chung nghĩa lòng dân tiếng vang khắp nước; Ngàn dặm thanh danh vẫn đó, miếu đền hoà kính uy nghi muôn đời).

Hậu cung có kích thước 9,5m x 8,5m. Có kết cấu vì nóc theo kiểu chồng rường đơn giản. Các cột cái có đường kính 0,5m, cột con 0,45m trên các con rường được chạm bong kênh hình rồng. Mặc dù vẫn sử dụng thân gỗ chịu đựng nhưng để tăng cờng tính thâm niêm của hậu cung ngời ta đã xây tường gạch bao kín ba mặt phía trước để hai lối đi thông với Đại Đình.

Chính giữa hậu cung có một khám thờ khá lớn. Trên khám có ngai thờ An Dương Vương chùm áo Hoàng bào, phía dưới là bài vị thờ tướng Cao Lỗ, người có công chế ra “Nỏ thần”. Ở phía trên có 4 chữ đề “Ngự triều di quy”, với ý nghĩa đây là nơi đã từng thiết triều của An Dương Vương vì vậy đình còn được gọi là đình “Ngự triều di quy”. Theo các cụ ở địa phương cho biết ngôi đình này được mua tại khu vực Việt Trì và chở về theo dòng sông Hồng, dựng lại vào năm 1892.

Việc thờ phụng Thục Phán An Dương Vương ở đình như một vị thành hoàng làng và phối thờ tướng Cao Lỗ cho thấy nhân dân hết lòng quý trọng và ngưỡng mộ vị vua hiền, tướng giỏi thời Âu Lạc.