Đền nằm ở vị thế bên phải là dòng sông Ngô Giang, bên trái có núi Cối Lĩnh với vẻ đẹp nên thơ của một vùng non xanh nước biếc. Trước cửa đền có giếng ngọc xây bằng đá xanh, bốn mùa nước trong vắt như gương. Sau đền là dãy núi đá Cấm Sơn. Phía ngoài là Nghi môn, hai bên có đặt hai con ngựa bằng đá xanh nguyên khối.
Qua Nghi Môn đền sẽ đến gác chuông làm bằng gỗ lim, mái lợp ngói mũi hài, quả chuông đồng được đúc từ năm Chính Hoà thứ 19. Sân rồng bằng đá xanh được chạm khắc nổi long vân, rộng khoảng 40m2. Hai bên sân rồng là hai dãy nhà Vọng – nơi xưa kia các cụ bàn việc tế lễ. Từ sân rồng bước theo các bậc đá có độ cao 1,2m là đến Ngũ đại môn (5 cửa lớn) có 6 hàng cột đá tròn song song đều được chạm khắc nổi long vương chầu vào chính diện. Mặt ngoài các cột đá đều chạm khắc các câu đối bằng chữ Hán. Các xà hiên cũng làm bằng đá, chạm khắc lưỡng long chầu nguyệt.
Bái Đường uy nghi, trên cao treo bức hoành phi sơn son thiếp vàng có bốn chữ Hán lớn “Long đức chính trung”. Bái Đường gồm 6 cột đá vuông và Trung Đường với hai hàng cột đá tròn, mỗi hàng 4 cột, đều được chạm khắc nổi long, ly, quy, phượng, cá chép hoá long. Gian Chính Tẩm cũng có 8 cột đá tròn được chạm khắc nổi: cầm, kỳ, thi, hoạ. Điều độc đáo ở đền Thái Vi là tất cả các cột đều làm bằng các tảng đá xanh nguyên khối cao to, được chạm khắc rất công phu, tỉ mỉ, đường nét uyển chuyển, tao nhã như chạm gỗ. Ngay cả những ban thờ, đồ thờ, bát nhang đều được làm từ đá xanh nguyên khối. Nhờ đó đã tạo cho ngôi đền có dáng vẻ nguy nga, kiên cố, vững chãi.
Trong Cung khám của Chính Tẩm, ở giữa đặt tượng thờ các vị vua nhà Trần: Trần Thái Tông, Trần Thánh Tông, Trần Nhân Tông, Trần Anh Tông; các tướng: Trần Hưng Đạo, Trần Quang Khải và hoàng hậu Thuận Thiên. Tại khu di tích đền Thái Vi còn một am nhỏ là nơi vua Trần Thái Tông đã lập nên và ở đó tu hành trong thời gian cuối đời.
Tương truyền, sau kháng chiến oanh liệt chống quân Nguyên Mông lần thứ ba thắng lợi, ngày 15/3 âm lịch năm 1.288, đức vua Trần Nhân Tông cùng vương triều nhà Trần đã hội tụ về Đền Thái Vi để tổ chức đại lễ, báo công với Tiên đế và mừng chiến thắng. Từ đó trở đi, vào dịp trung tuần tháng ba âm lịch hàng năm nhân dân địa phương đều tổ chức lễ hội truyền thống để tưởng nhớ công ơn các vị vua Trần và các anh hùng có công với đất nước. Lễ hội đền Thái Vi diễn ra từ ngày 14/3 đến hết ngày 16/3 Âm lịch, chính hội là ngày rằm tháng ba, cứ ba năm một lần, nhân dân trong vùng lại tổ chức lễ hội quy mô lớn (hội tổng). Đây là dịp để nhân dân Ninh Bình và nhân dân cả nước tưởng nhớ công lao to lớn của các đời vua Trần. Với nhiều giá trị văn hóa tiêu biểu và ý nghĩa lịch sử, năm 1994 đền Thái Vi được xếp hạng là di tích lịch sử văn hóa cấp Quốc gia.
Phòng Nghiệp vụ Nghiên cứu
Ban Quản lý Quần thể danh thắng Tràng An