Phần lễ gồm có: Lễ mở cửa đền, Lễ rước nước, Lễ dâng hương, Lễ rước lửa, Lễ mộc dục, Lễ tiến phẩm, Lễ rước kiệu, Lễ hội hoa đăng.

Lễ mộc dục

Lễ mộc dục là lễ tắm tượng thần. Lễ này thường được tiến hành vào nửa đêm hôm trước ngày khai hội. Trước khi thực hiện việc tắm tượng (lau chùi tượng thờ) phải làm lễ cáo thần. Sau lễ mộc dục là tế gia quan (mặc áo, đội mũ cho tượng thần). Đối với các vị quan đại thần nhà Đinh, Tiền Lê không có tượng mà chỉ có bài vị (thần vị) thì áo mũ đặt lên ngai. Sau đó tượng thần (hay thần vị, hoặc có khi chỉ là áo mũ) đặt lên kiệu, chuẩn bị cho đám rước thần sáng ngày khai hội.

Lễ mở cửa đền

Lễ mở cửa đền được diễn ra ở 2 đền Vua Đinh Tiên Hoàng và đền Vua Lê Đại Hành trước thời gian diễn ra lễ hội 1 ngày.[6] Sau lễ mở cửa đền, du khách thập phương được ra vào trong suốt thời gian diễn ra lễ hội mà không phải xuất trình vé vào cổng như ngày thường.

Lễ rước nước

Lễ rước nước được bắt đầu từ 5-6 giờ sáng, Đoàn người khởi hành từ đền Vua Đinh Tiên Hoàng, đến bến sông Hoàng Long thì dừng lại lấy nước vào ché đem về đền. Cuộc rước được chuẩn bị khá công phu. Trước ngày khai hội, ở sông Hoàng Long chọn một cây tre lớn. Trên ngọn tre có treo một dải phướn màu vàng, ghi lời chú. Nội dung những lời chú đại lược là Thần dân, con cháu trăm họ luôn nhớ ơn rồng vàng ở sông này đã cứu giúp vị Hoàng Đế nhà Đinh; Cầu mong thần sông giữ cho dòng nước mát hiền hoà, phù trợ cho dân tránh mọi điều ác dữ…[7][8] Đoàn rước đi theo thứ tự dẫn đầu là những người mang cờ ngũ sắc các loại, đi hàng đôi. Kế tiếp là phường nhạc bát âm, phường trống. Tiếp đến là một kiệu bát cống lớn có hương án do tám nam thanh niên trong trang phục lính tráng nhà Đinh xưa khoẻ mạnh khiêng, tiếp theo là các vị quan khách, đại biểu trung ương, địa phương. Rồi tiếp đến là những kiệu bát cống có tán do các thiếu nữ mang lễ vật. Đoàn người đi sau là các bô lão, những đội tế nữ quan của nhiều địa phương xa gần, nhân dân và du khách.

Lễ rước nước từ sông Hoàng Long được tổ chức tế lễ hết sức trang nghiêm, thành kính; biểu hiện của mối liên hệ mật thiết, hữu cơ giữa quá khứ, hiện tại và tương lai của cả cộng đồng, nó bao hàm những yếu tố: linh khí núi sông, tâm thức dân gian về cội nguồn đất nước, dân tộc, theo đạo lý: “Uống nước nhớ nguồn”. Phần độc đáo và đặc sắc nhất của lễ rước nước là màn múa rồng trên sông Hoàng Long của các đoàn thuyền.

Lễ rước lửa

Đây là một nghi thức thực hiện ở 2 đền thờ Vua Đinh, hành trình khởi đầu từ nơi ông sinh ra và kết thúc tại nơi ông lên ngôi Hoàng đế, thể hiện sự kết nối giữa mạch nguồn tuổi thơ của vị anh hùng dân tộc đến khi trưởng thành lập lên sự nghiệp thống nhất giang sơn.

Ngọn lửa thiêng được rước từ đền thờ Đinh Bộ Lĩnh ở xã Gia Phương, Gia Viễn (Ninh Bình). Đoàn rước đuốc tiến hành dâng hương, cúng tế trời đất và tiến hành các nghi lễ xin lửa rồi diễu hành trên đường Vua Đinh tiến về Đền Vua Đinh Tiên Hoàng, tại xã Trường Yên, huyện Hoa Lư để thắp sáng, truyền lửa thiêng trong thời kỳ diễn ra lễ hội.

Từ cố đô Hoa Lư, ngọn lửa thiêng lại được rước về các di tích khác thờ Vua Đinh, Vua Lê và các vị tướng thời Đinh, Tiền Lê. Cũng tại lễ hội Trường Yên, Ngọn lửa thiêng còn được rước từ đền thờ vua Đinh Tiên Hoàng về tượng đài Lý Thái Tổ, quận Hoàn Kiếm, Hà Nội để khai mạc một số sự kiện văn hóa, thể thao khác.[9]

Lễ tế chính

Ngay sau khi đoàn rước nước trở về sân khấu trung tâm lễ hội, sau nghi thức thả rồng bay thì khởi điểm phần lễ tế tại 2 đền Vua Đinh, Vua Lê. Phần tế có sự tham gia của nhiều đoàn theo lịch đăng ký. Các đoàn rước kiệu và chân nhang từ các di tích thờ các danh nhân thời Đinh - Lê sẽ tham gia rước kiệu về 2 đền, hầu hết các đoàn ở cự ly xa phải rước trên xe lễ hội tiến về Hoa Lư. Lễ tế được tiến hành sau đó cả ban ngày và ban đêm ở cả đền vua Đinh và vua Lê với nội dung ca ngợi công đức của hai vị vua, sen kẽ đó du khách vào thắp hương tưởng niệm. Tham gia lễ tế có nhiều đoàn trong vùng và cả những nơi khác có đền thờ 2 Vua Đinh Tiên Hoàng, Lê Đại Hành cũng rước kiệu về dự lễ.

Lễ tiến phẩm

Lễ tiến phẩm, hay lễ dâng đồ cúng ở Lễ hội Trường Yên được thực hiện lồng ghép cùng lễ tế của các đoàn. Ngoài ra còn có phần thi mâm ngũ quả tiến vua chọn ra những mâm ngũ quả xuất sắc tiến dâng trong các đền.

Lễ rước kiệu

Lễ rước kiệu được tổ chức từ các di tích thời Đinh - Tiền Lê trong vùng về tới cố đô Hoa Lư để tham dự lễ hội Trường Yên. Tùy theo cự ly xa hay gần mà đoàn rước kiệu đi bộ hoặc rước xe hoa rồi diễu hành hướng về cố đô Hoa Lư. Đây là nghi lễ có tính chất kết nối tâm linh giữa các di tích thời Đinh Lê với nhau và với trung tâm cố đô Hoa Lư.

Lễ hội hoa đăng

Lễ hội hoa đăng do Giáo hội Phật giáo tỉnh Ninh Bình, cùng với các Tăng Ni, Phật tử tiến hành. Hoa Lư xưa là trung tâm phật giáo dưới thời Đinh, Tiền Lê, Lý và ngày nay vẫn còn rất nhiều chùa cổ còn tồn tại trong khu vực này. Sau màn lễ cầu siêu, vào khoảng 19h tối trên bến sông Sào Khê sát quảng trưởng cố đô, các phật tử cùng tiến hành nghi lễ và thả hoa đăng xuống dòng sông này. Hoa đăng có nghĩa là đèn hoa. Lễ hội Hoa đăng là lễ hội thắp đèn được trang trí bằng những chiếc đèn hoa. Lễ hội Hoa đăng nhằm mục đích tôn vinh những giá trị tinh thần, giá trị tâm linh và văn hóa của người cố đô vào những ngày lễ lớn. Lễ hội Hoa đăng vừa ấm cúng, thẩm mỹ, giàu truyền thống vừa mang lại giá trị tâm linh mở đầu cho một năm mới tốt đẹp.

Nghi lễ này thể hiện lòng hiếu kính hướng về cửu huyền thất tổ, tình yêu nước, sự tri ân hướng về các thế hệ cha ông đã hy sinh xương máu để bảo vệ chủ quyền non sông. Đây cũng là sự thể hiện lòng trắc ẩn đối với vong linh những người đã hy sinh vì đất nước. Nghi lễ thường kết thúc vào 23h tối cùng ngày.[10]