Đền Bạch Mã thờ “Long Đỗ - Thần Quân Quảng Lợi Bạch Mã Đại Vương”. Long Đỗ là vị thần thành hoàng của kinh thành Thăng Long. Sách cổ “Việt điện u linh” chép: Khu đô hộ Cao Biển xây thành Đại La (thế kỷ IX) đã có cuộc đấu phép với thần, bị thua, phải lập đền thờ. Lại tương truyền rằng, ở đền thờ thần Long Đỗ thì thấy một con ngựa trắng ở đền đi ra. Vua theo vết chân ngựa vẽ đồ án xây thành, từ đấy đứng vững. Thần được vua Lý Thái Tổ phong làm thành hoàng Thăng Long.

Tiếp giáp ngay với hè phố Hàng Buồm, các hạng mục công trình của đền khá đồ sộ và được quy hoạch trong không gian mặt bằng khép kín, gồm: Nghi môn, Phương đình, Tiền tế, Trung tế, Hậu cung ngoại và Cung cấm. Các hạng mục kiến trúc này, mặc dù đã qua nhiều lần trùng tu, đặc biệt là các đợt tôn tạo trong dịp kỷ niệm 990, 995 năm Thăng Long – Hà Nội nhưng vẫn mang phong cách nghệ thuật tiêu biểu của thế kỷ XIX với nhiều mảng chạm trang trí, lối kết cấu kiến trúc truyền thống.

Di tích hiện còn giữ được nhiều di vật có giá trị, tiêu biểu là: Các tấm bia đá ghi sự tích của đền, của thần được thờ và các nghi lễ cùng quá trình trùng tu tôn tạo mở rộng di tích; các đạo sắc phong thần có niên đại trải dài từ thời Lê đến thời Nguyễn, hiếm và quý là bài thơ vịnh thần Long Đỗ của Thượng tướng Thái sư Trần Quang Khải còn được lưu lại trân trọng.

Nằm trong Khu phố cổ Hà Nội, với những giá trị lịch sử - kiến trúc – nghệ thuật hiện còn, với sự quan tâm của người dân Thủ đô và khách thăm trong và ngoài nước, đền Bạch Mã không những là một di tích tiêu biểu của Khu phố cổ Hà Nội, mà mãi vẫn giữ nguyên giá trị là một trong “Tứ trấn” của Thăng Long – Hà Nội.