Nằm bên triền đê sông Đuống, khu đền chính (đền Thượng) của quần thể đền Phù Đổng đón khách du lịch bằng không gian xanh mát, nhất là khi tiết thu về.
Đền có quy mô bề thế, phía trước có tòa thủy đình giữa hồ nước giáp chân đê, gồm hai tầng mái ngói, tám đầu đao cong vút lên trời xanh. Kế đó là sân đền và cổng vào khu thờ tự.
Cổng đền Thượng là một kiến trúc hiếm gặp, đồ sộ như cổng lâu đài, kiến trúc thượng gia, hạ môn với năm cửa (ngũ môn) được xây liền khối, gồm ba cửa chính, hai cửa phụ hai bên.
Hai bên cửa chính là một đôi rồng đá nguyên khối khỏe khoắn, mang phong cách thời Lê Trung hưng. Đôi rồng đá này được xác định niên đại tuyệt đối là năm 1705 do được khắc rõ thời điểm tạo tác.
Thánh Gióng là một trong bốn vị Thánh bất tử - bốn vị Thánh quan trọng nhất của văn hóa Việt. Do đó, không gian thờ tự Thánh Gióng tại quê hương của ngài được xây dựng quy mô lớn, với nhiều hạng mục.
Đi qua cổng, công trình tiếp theo là tòa phương đình. Đây là một tòa nhà có kiến trúc đẹp, tinh tế gồm hai tầng, tám mái. Qua phương đình mới đến không gian thờ tự chính.
Đây là một kiến trúc phức hợp gồm nhiều hạng mục: Nhà tiền tế, trung tế, tiếp đó là hậu cung, hai bên có nhà tả mạc, hữu mạc tương tự như những công trình đình, đền lớn khác.
Hậu cung của nhiều di tích thường là một phần nhô ra từ tòa nhà chính. Nhưng tại đây, chỉ riêng hậu cung đã có quy mô tương đương một ngôi đình, đền khác với hai tòa nhà song song, nối với nhau bằng một “ống muống” tạo nên kiến trúc từ trên nhìn xuống hình chữ “công”.
Khác biệt của ngôi đền là còn có các hạng mục: Nhà giám, nhà khách, nhà hiệu và một dãy nhà ba gian. Để hình dung rõ hơn quy mô của ngôi đền, có thể lấy thí dụ từ hai tòa tả mạc, hữu mạc ở hai bên.
Đây vốn là hai công trình phụ, nhưng có quy mô tới chín gian mỗi tòa. Trong đền còn giữ nhiều hiện vật thờ tự quý, được truyền qua hàng trăm năm.
Ngoài đền Thượng, quần thể di tích đền Phù Đổng còn hàng loạt di tích gắn với truyền thuyết về cuộc đời Thánh Gióng gồm: Đền Hạ (đền Mẫu) nằm ngoài sông Đuống, cũng có quy mô lớn; miếu Ban; đình Hạ mã; cố viên (vườn rau, hay vườn cà gắn với sự tích mẹ Gióng ra vườn hái rau); giá ngự; các bãi Đống Đàm, soi bia (nơi ông hiệu múa cờ, thể hiện các trận đánh của Thánh Gióng).
Ngay bên cạnh đền Thượng có một di tích đồ sộ khác không thể bỏ lỡ là chùa Kiến Sơ. Ngôi chùa có từ thế kỷ thứ 9, nằm trên một mặt bằng rộng lớn. Không gian chính có kiến trúc “nội công, ngoại quốc” - kiến trúc chỉ dành cho những ngôi chùa có vị trí quan trọng trong Phật giáo.
Chùa Kiến Sơ còn gắn với câu chuyện về Lý Công Uẩn (Lý Thái Tổ) do có thời gian ông về đây lánh nạn trước khi lên ngôi báu. Trong chùa có một bức tượng thờ Lý Thái Tổ, người khai sáng ra vương triều Lý, mở đầu thời kỳ thịnh trị của văn minh Đại Việt.
Dịp lễ hội, người ta thường bị cuốn theo các màn diễn xướng mà ít có dịp tham quan, tìm hiểu hệ thống di tích đồ sộ gắn với truyền thuyết về Thánh Gióng - từ lúc bà mẹ mang thai cho đến lúc lớn lên ở Phù Đổng. Do đó, nhiều người ưa thích đến đền Phù Đổng vào dịp đầu xuân và mùa thu để khám phá những nét đẹp cổ kính hàng trăm năm của di tích này.