Đường lên sân có ba lối, chính giữa có 12 bậc đá rộng, nơi chỉ để rước kiệu trong ngày lễ, bình thường đi hai lối bên. Trước mặt lối giữa là một giếng vuông mang ý nghĩa tụ thuỷ tụ phúc, nơi xưa kia lấy nước cúng (có lẽ giếng đã được sửa thành vuông trong thời gian gần đây). Ý nghĩa cầu nước và cầu no đủ còn được thể hiện ở đôi rồng mây "chạm tròn" bằng đá, một sản phẩm khoảng giữa thế kỷ XIX và đôi hổ phù gắn hai bên tường cửa chính được chạm nổi, mang nét chuẩn mực. Đền Voi Phục có dạng chữ Công. Tiền tế 5 gian, kết cấu vì chồng rường, mái lợp ngói mũi hài cổ.

Trung đường 1 gian chạy dọc vào phía trong nối với hậu cung. Tại tòa này được đặt ngai lớn chạm khắc hình rồng, hoa lá tỉ mỉ, các nét chạm mang nghệ thuật thế kỷ XIX. Dưới ngai thờ thần là tượng 2 vị tuỳ tướng quỳ chầu. Hậu cung cũng 5 gian, gian chính giữa ở vị trí sâu và cao nhất là pho tượng đức Linh Lang Đại vương với nét mặt thanh tú, cao sang. Phía trước pho tượng Ngài là một hòn đá lớn được đặt trong hộp kính. Hòn đá có vết lõm, tương truyền thần đã từng gối đầu trên hòn đá này. Hai bên hòn đá là tượng 2 vị phụ tá đứng chầu. Trong đền, ngoài các pho tượng còn có hoành phi, câu đối, nhang án, long ngai, cửa võng bát bửu cùng các đồ tế khí. đều được sơn son thếp vàng lộng lẫy.

Đền Voi Phục đã được trùng tu sửa chữa nhiều lần và ngôi đền hiện nay khang trang hơn so với ngôi đền cũ bị thực dân Pháp phá hủy năm 1947. Năm 1994, nhân dân Thủ Lệ quyên góp đúc lại quả chuông cao 93 cm, đường kính miệng 70 cm, thân chia 4 múi, mỗi múi có hàng chữ Hán đúc nổi: "Tây trấn thượng đẳng". Ngày 10/8/2000, thành phố Hà Nội khởi công tu sửa lại Đền Voi Phục. Đợt tu bổ này tập trung chủ yếu vào khôi phục nhà Hữu Vu, hoàn chỉnh kiến trúc tổng thể cho khu di tích. Ngày 4/7/2009, Đền Voi Phục một lần nữa được trùng tu tôn tạo để hướng tới Đại lễ kỷ niệm 1000 năm Thăng Long-Hà Nội. Đền được tách hẳn khỏi công viên thủ lệ, toạ lạc trên gò Long Thủ giữa một khu đất rộng, dưới xum xuê cành lá. Mặt tiền trông ra hồ thủ lệ mênh mông gợn sóng. Sau khi được tu bổ, giờ đây, bất cứ ai đi qua phố Kim Mã xuôi hướng Cầu Giấy về phía cuối hồ Thủ Lệ cũng dễ dàng nhận thấy ngay bên tay phải là cổng đền Voi Phục lộng lẵy, uy nghiêm. Đền Voi Phục được Bộ Văn hóa xếp hạng di tích lịch sử văn hóa ngày 28/4/1962.