Đền được lập từ thời Lý Thái Tông (1028-1054) ở góc phía tây nam thành Thăng Long cũ thuộc địa phận làng Thủ Lệ nay là công viên Thủ Lệ. Thờ hoàng tử Linh Lang, con của vua Lý Thái Tông và bà phi thứ 9 Dương Thị Quang. Nhưng hoàng tử tương truyền là con của Long Quân, tên gọi là Hoàng Châu thác sinh, là người có công trong cuộc kháng chiến chống quân xâm lược nhà Tống và hy sinh trên phòng tuyến sông Cầu vào năm 1076.

Sau khi ngài hóa, người dân Thủ Lệ lập đền thờ và được đức vua sắc phong là Linh Lang đại vương thượng đẳng phúc thần. Thần đã nhiều lần âm phù giúp nhà Trần trong cuộc chiến chống quân xâm lược Nguyên - Mông, và nhà Lê trong cuộc phục hưng.

Vì trước cửa đền có đắp hai con voi quỳ gối nên quen gọi là đền Voi Phục và vì đền ở phía tây kinh thành nên còn gọi là trấn Tây hoặc trấn Đoài (Đoài, theo bát quái thuộc phương Tây).

 Cổng chính đền Voi Phục (Thủ Lệ).

Trước đây, đền nằm trong hệ Tứ Trấn, "giữ" phía Tây kinh thành. Nơi đây vốn là đất lắm hồ ao, lầy lội, là một trong Thập tam trại có từ thời Lý. Đương thời, thuộc tổng nội, huyện Quảng Đức, phủ Phụng Thiên.

Tương truyền, đền Voi Phục được xây dựng năm Chương Thánh Gia Khánh thứ 7 (năm 1065) đời vua Lý Thánh Tông trên một khu gò cao thuộc vùng đất của trại Thủ Lệ -một trong 13 làng trại ở phía tây kinh thành Thăng Long.

Mở đầu cho đền, hiện nay là cổng tứ trụ, như những trục vũ trụ đem sinh khí từ tầng trên truyền xuống trần gian (đây là sản phẩm của thế kỷ XIX - XX), hai bên cổng có bia hạ mã và đôi voi chầu phục (hiện mới được xây thêm nghi môn tứ trụ nữa, ở sát với đường lớn). Cũng chính vì điều này mà đền mang tên Voi Phục.

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.

Ngoài ra, đền Voi phục còn sở hữu 9 cây muỗm đại cổ thụ nằm ngay trước sân đền .Những cây muỗm này có tuổi khoảng 700 năm. Cả 9 cây đều được trồng cùng với việc xây dựng ngôi đền Voi Phục từ thời nhà Lý.

Mặc dù có kích thước khác nhau và đã có một số cây bị xâm hại (bị cưa cành hoặc sâu bệnh) nhưng về cơ bản cả 9 “Cụ Muỗm” này đều rất đồ sộ và vẫn còn xanh tốt. Chu vi thân từ 3 đến 5 m, chiều cao từ 25 - 30 m. Chính quyền địa phương đã có kế hoạch trùng tu, bảo vệ quần thể di tích đền Voi Phục, trong đó có 9 cây Muỗm cổ thụ này.

Lễ hội của đền là một cuộc sinh hoạt văn hoá thường niên, mang tính chất mở, với sự tham gia của thập phương, vượt ra ngoài không gian đất Thủ Lệ, ít nhất là vùng Thuỵ Khuê, Thủ Lệ, Vạn Phúc rồi vùng Thập tam trại và cả Bồng Lai (Đan Phượng - Hà Tây) - lễ hội chính của đền Voi Phục diễn ra vào ngày 9 và 10 tháng hai âm lịch., từng năm có thể kéo dài từ 3 tới 10 ngày tuỳ theo sự đóng góp của dân, đáng kể nhất là việc rước kiệu và một vài tục lệ khác.

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 93cm, đường kính miệng 70cm, 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.