Trong lịch sử kinh thành Thăng Long, “Thăng Long tứ trấn” là chỉ bốn ngôi đền thờ bốn vị thần ở bốn hướng để bảo vệ kinh thành Thăng Long. Đó là các ngôi đền: Bạch Mã, Voi Phục, Kim Liên và Quán Thánh. Trong đó, đền Bạch Mã được dân gian coi là đệ nhất tứ trấn, nơi thờ thần Long Đỗ trấn giữ phía Đông kinh thành Thăng Long.

Sách “Việt điện u linh tập” ghi lại, đền được lập từ thời Cao Biền đắp thành Đại La. Đến khi vua Lý Thái Tổ dời đô ra Thăng Long (năm 1010), thần lại giúp vua dựng thành sau nhiều lần thất bại, được phong là Thành hoàng Thăng Long. Các triều sau đều theo đó, phong Thần là Quảng Lợi Bạch Mã tối linh thượng đẳng thần. Trải qua hơn một nghìn năm, ngôi đền dù đã được trùng tu nhiều lần, nhưng vẫn giữ được cảnh quan uy nghiêm và những dấu tích cổ hiếm thấy, cùng nhiều hiện vật quý có giá trị lịch sử to lớn.

Dù nằm trên một diện tích không lớn, nhưng đền Bạch Mã giữ nguyên được mặt bằng tổng thể, các hạng mục kiến trúc điển hình của một ngôi đền quan trọng khi xưa với những dấu ấn đặc trưng của phong cách kiến trúc thế kỷ XIX. Ngôi đền được xây theo hình chữ Tam, gồm ba dãy nhà song song, bên ngoài là phương đình tám mái.

Điểm đặc sắc của công trình kiến trúc này chính là hệ thống mái hình vỏ cua (hình mai con cua) liên kết giữa các hạng mục kiến trúc. Điều này tạo sự khép kín, liên hoàn, tăng thêm không gian cho di tích, cũng như tạo điểm nhấn khác biệt, hiếm thấy so với nhiều di tích khác vùng Đồng bằng Bắc Bộ.

Đền hiện còn giữ được nhiều hiện vật có giá trị mang phong cách nghệ thuật cuối thế kỷ XVII, như: 18 bia đá cổ ghi lại việc sửa đền, 17 đạo sắc phong do triều đình nhà Nguyễn ban tặng, cùng nhiều đồ thờ tự quý...

Trong đền còn thờ một pho tượng ngựa trắng bằng gỗ lớn, tượng trưng cho thần Bạch Mã và được rước vào những dịp quan trọng. Phía sau đền còn có một chiếc giếng cổ. Đây cũng là điểm được nhiều người tham quan, bởi là một trong số ít giếng cổ còn sót lại trong khu phố cổ. Lễ hội của đền được tổ chức vào ngày 12 và 13 tháng Hai âm lịch hằng năm, là sự dung hòa giữa văn hóa tín ngưỡng dân gian và nghi thức cúng cung đình, tạo nên nét đặc sắc riêng biệt.

Di tích đền Bạch Mã cùng với các di tích khác trong tứ trấn Thăng Long được xếp hạng Di tích Quốc gia Đặc biệt một lần nữa khẳng định giá trị lịch sử, tín ngưỡng tiêu biểu của quần thể di tích này tại Thủ đô Hà Nội.