Theo sử sách, đình làng Đình Bảng được khởi công xây dựng vào năm 1700 và đến năm 1736 mới hoàn thành. Người có ý tưởng ban đầu dựng đình là một vị quan người Đình Bảng tên là Nguyễn Thạc Lượng. Ông và vợ là bà Nguyễn Thị Nguyên cùng người dân trong vùng đã cùng nhau góp công, góp của để xây dựng ngôi đình.
Đình Đình Bảng thờ 3 vị nhiên thần: Cao Sơn đại vương (Thần Đất), Thuỷ Bá đại vương (Thần Nước) và Bạch Lệ đại vương (Thần Trồng trọt) và thờ Lục Tổ (6 vị có công lập lại làng vào thế kỷ XV). Sau này khi đền Lý Bát Đế bị thực dân Pháp phá năm 1948, Nhân dân đã tiếp nhận bài vị của tám vị vua triều Lý về thờ tại đình Đình Bảng.
Cũng như nhiều đình làng Việt Nam dựng vào cuối thế kỷ 17, đầu thế kỷ 18, đình Đình Bảng có kiến trúc bề thế, hòa hợp với thiên nhiên. Đình có mái dài, cao, các đầu đao uốn cong vút, lợp ngói mũi hài dày bản, rộng khổ.
Giữa những ngôi đình quen thuộc của Bắc Bộ, đình Đình Bảng nổi bật với dáng dấp nhà sàn và kiến trúc khác biệt, được xem là độc nhất vô nhị ở xứ Kinh Bắc.
Đình có kiến trúc nhà sàn với sàn gỗ cao 0,7m so với mặt nền, đại đình gồm 6 hàng chân cột với 60 cột cái bằng gỗ lim quý có đường kính từ 0,55m đến 0,65m được đặt trên các mặt đá xanh giúp tăng thêm sự vững chãi cho công trình.
Những cột gỗ lim đồ sộ kê cao nền đình Đình Bảng, làm nên dáng dấp nhà sàn đặc trưng, khác biệt với nhiều đình làng truyền thống.
Ông Nguyễn Danh Mã, Trưởng Ban Quản lý di tích đình Đình Bảng, phường Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh cho biết, đình Đình Bảng có kiến trúc độc đáo, kết hợp giữa kiến trúc vùng cao và đồng bằng. Công trình được xây cao hơn nền đất, vừa tạo dáng dấp nhà sàn khác biệt, vừa giúp người dân tránh ảnh hưởng của bão lũ trong quá khứ.
Nhìn từ bên hông, đình Đình Bảng nổi bật với hệ cột gỗ đồ sộ nâng cao nền đình, vừa tạo vẻ cổ kính, vừa thích ứng với điều kiện tự nhiên vùng Kinh Bắc.
Ngoài kiến trúc khác biệt "độc nhất vô nhị", ngôi đình còn có các đầu đao vươn xa nhất được nối với nhau bằng nhà chuyển bồng, khung gỗ lim lực lưỡng, mái ngói đao cong thanh thoát, lại có sàn gỗ tạo nên sự vững chãi nhưng không nặng nề.
Đầu đao cong vút của mái đình được chạm khắc tinh xảo, thể hiện trình độ kiến trúc - mỹ thuật bậc cao của đình làng xứ Kinh Bắc.
Ngoài kiến trúc, không gian Đại bái đình Đình Bảng với hệ thống kiến trúc chồng rường, chạm khắc tinh xảo, nơi hội tụ các giá trị nghệ thuật đặc sắc còn được bảo tồn gần như nguyên vẹn.
Hệ thống cửa võng và các mảng chạm khắc dày đặc trong tòa Đại bái đình Đình Bảng, thể hiện trình độ nghệ thuật tinh xảo và giá trị kiến trúc đặc sắc của ngôi đình cổ xứ Kinh Bắc.
Trong đình có hơn 500 đầu rồng chạm khắc tinh xảo mà không chiếc nào giống chiếc nào.
Qua thời gian cũng như chiến tranh, ngôi đình bị hư hỏng đôi chút nhưng đã được tôn tạo, vẫn giữ nguyên được vẻ ban đầu và là niềm tự hào của người dân Kinh Bắc. Di tích đình Đình Bảng đã được Nhà nước xếp hạng Di tích lịch sử Quốc gia đặc biệt từ năm 2024.
