Tổng thể công trình được thiết kế cách điệu theo hình dáng bản đồ Việt Nam, bên trong có hai hồ nước khẳng định hai quần đảo Hoàng Sa, Trường Sa thuộc chủ quyền Việt Nam. Công trình lấy đền chính làm biểu tượng trung tâm-nơi xuất phát cội nguồn dân tộc với hình trống đồng cách điệu[4]. Thiết kế gợi nhớ hình ảnh trống đồng Ngọc Lũ, bao bọc bởi 18 cánh cung có điêu khắc hoa văn, tượng trưng cho 18 đời Vua Hùng. Khối đền chính nằm giữa hồ điều hòa hình tròn, đường kính 90 m, rộng hơn 6.500 m2. Hồ nước thể hiện nét đặc trưng sông nước miền Tây[5]. Đền thờ chính cao 19,5 m, diện tích gần 1.300 m2, có hình khối tròn xây trên nền vuông, tượng trưng cho Trời và Đất. Cổng chính lấy ý tưởng thiết kế từ hoa văn nhà sàn mái hình thuyền trên trống đồng Đông Sơn, được ốp đá xanh Thanh Hóa, có cửa chính và 2 cửa phụ, phía trên nổi bật dòng chữ “ĐỀN THỜ VUA HÙNG”[6].

Tại chính diện các gian thờ trên tầng 2, hoa văn phù điêu sử dụng nội dung là nhiều hoạt cảnh dựa trên các di tích lịch sử thời vua Hùng[7]. Trung tâm của không gian thờ tự tại đền chính là ngai thờ Quốc Tổ Hùng Vương, hai bên bài trí ngai thờ Tổ phụ Lạc Long Quân và Tổ mẫu Âu Cơ, kế đến là hai bàn thờ Lạc hầu và Lạc tướng. Gian thờ còn bài trí các linh khí được cung thỉnh từ Khu di tích lịch sử-văn hóa quốc gia đặc biệt Đền Hùng, tỉnh Phú Thọ gồm: 18kg đất, 18 lít nước, chân nhang tổ tiên cùng các đồ lễ do tỉnh Phú Thọ cung tiến như Phiên bản trống đồng Đền Hùng, bộ chấp kích, bộ bát bửu, chuông, trống.

Được thiết kế theo hình trống đồng cách điệu, đền chính có 18 cánh cung bao quanh tượng trưng cho 18 đời Vua Hùng, mỗi cánh cung trang trí các họa tiết hoa văn thường thấy trên trống đồng Đông Sơn[8]. Bao quanh đền thờ chính là 54 khối cột hình trụ cao 4,5m, đường kính 1m; kết thành vòng tròn trong hồ điều hòa, các trụ cột tượng trưng cho cộng đồng 54 dân tộc Việt Nam[9]. Nhà bia được xây dựng giữa sân đền, rộng hơn 300 m2, cao 11 m, mô phỏng kiến trúc ngôi đình truyền thống ở Nam bộ, mái lợp ngói, đỡ bằng các cột gỗ. Bên trong có ghi chép khái quát lịch sử thời đại Vua Hùng và cũng nhân dịp khánh thành công trình Đền thờ Vua Hùng tại Cần Thơ và Giỗ Tổ Hùng Vương năm 2022, các nghệ nhân đến từ Thanh Hóa đã đúc 9 trống đồng mang tên Cửu Long. Công trình Đền thờ Vua Hùng nằm sát trục đường 2 chiều Võ Văn Kiệt, cách sân bay quốc tế Cần Thơ khoảng 2 km[10]