Lễ hội đền Mây được tổ chức hàng năm ở hai thời điểm khác nhau: Tháng Giêng từ ngày mồng 8 đến ngày 16 (âm lịch) là lễ hội kỷ niệm ngày sinh; từ ngày 12 đến ngày 18 tháng 11 (âm lịch) là lễ hội kỷ niệm ngày hoá của tướng quân Phạm Bạch Hổ. Ngoài ra, Từ 16 đến 24 tháng Sáu là ngày kỵ thân mẫu Phạm Bạch Hổ.

Trong lễ hội ngoài tế lễ còn diễn ra phần hội với nhiều trò chơi truyền thống mang đậm nét văn hoá của cư dân Bắc Bộ như: đấu vật, múa lân, hát trống quân, múa rối nước, đánh cờ…