Trên địa bàn xã Đông Sơn có khu B của quần thể di tích Phòng tuyến Tam Điệp là nơi ghi dấu cuộc chiến tranh giữa nghĩa quân Tây Sơn và quân Thanh.

Năm 1788, 29 vạn quân Thanh kéo sang Việt Nam, với lý do diệt Tây Sơn dựng lại nhà Hậu Lê. Ngô Thì Nhậm chọn đèo Tam Điệp là nơi ngăn cản quân Thanh. Đây là vị trí khá hiểm trở, núi non hùng vĩ như bức tường thành án ngữ giữa hai miền. Đồi núi thung lũng liên hoàn tạo thành khối vững chắc án ngữ Bắc-Nam, giúp Nguyễn Huệ công thủ, tiến thoái cất lương, giấu quân để mùa xuân kỷ dậu (1789) tiến ra kinh thành Thăng Long quét sạch 20 vạn quân Thanh viết nên trang sử vẻ vang của dân tộc Việt Nam.

Quần thể di tích lịch sử phòng tuyến Tam Điệp tại thành phố Tam Điệp được công nhận và xếp hạng gồm 2 khu, trong đó toàn bộ khu B thuộc địa phận xã Đông Sơn gồm: luỹ Quèn Thờ, luỹ Quang Trung, đền Quèn Thờ gắn với danh thắng động Trà Tu, hồ Yên Thắng, hồ Mừng, hồ Đoòng Đèn.

• Hồ Yên Thắng: Là một hồ nước lớn ở giáp giữa Tam Điệp và Yên Mô. Tại đây đang xây dựng khu liên hợp thể thao hồ Yên Thắng rộng 773 ha với sân Golf quy mô 54 lỗ.
• Luỹ Quèn Thờ: Địa danh ở xã Đông Sơn, thành phố Tam Điệp. Là vùng đồi núi, rừng rú hoang vu, năm xưa khi than chinh ra Bắc, vua Quang Trung đã lên thắp hương xin kế phá giặc ở đây. Tương truyền ngôi đền thờ thần Cao Sơn trước đó ở giữa lưng chừng núi. Vua Quang Trung đã được thần báo mộng và nhắc nhở xây đền lên đỉnh núi nếu thắng trận. Sau khi thắng trận vị vua này đã cho di rời Đền lên đỉnh núi.
• Động Trà Tu: là một nhóm hang động động còn giữ được nhiều nhũ đá tự nhiên, có dấu tích của con người thời kỳ văn hóa Hòa Bình, Bắc Sơn như hang Mo, hang Trâu, hang Cò, hang Khỉ.v.v. Cửa động quay về hướng đông bắc. Ðộng có hai hang là hang Sáng và hang Tối. Hang Sáng ở bên ngoài, cửa động nhỏ, rộng 7m, cao hơn 5 m, bên trong như một cái dù cao khoảng 15 m, sâu gần 30 m có nhũ đá rủ xuống hình quả phật thủ, ngà voi, những con rồng, con trăn, con rắn, đàn rùa v.v. Từ hang Sáng có lối ở bên phải hang vào hang Tối, một ngách núi như một đường hầm khổng lồ dài hơn 100m. Từng đoạn lại có ngách rẽ trái, rẽ phải, có hai vách đá tách ra tạo thành đường lên trời, có ngách ăn sâu xuống thăm thẳm như đường xuống âm phủ. Nước ở nhũ đá rỏ xuống làm cho không khí mát lạnh.
• Hồ Đoòng Đèn thuộc địa phận xã Đông Sơn, diện tích 30 ha, hồ rộng và đẹp, giữa hồ có ngọn núi Lồng Đèn. Tương truyền trên đỉnh núi có ngọn đèn thắp sáng liên tục hàng đêm soi rọi cho cả một vùng rộng lớn.