Thuở xưa, đường bộ còn xa xôi cách trở, đường sông là phương thức đi lại chủ yếu, ngôi đền nằm bên bờ hữu sông Mã này trở thành điểm dừng chân của nhiều du khách trên đường thiên lý. Tương truyền, có một vị vua khi đi đánh giặc qua đây có nghỉ lại một đêm trên bến Trường Châu ở khúc sông Mã gần đền (có sách nói là vua Lý Thái Tông, cũng có nguồn nói là vua Hùng Vương đời thứ nhất đi dẹp ngoại xâm). Trong giấc chiêm bao, vua được một vị thần xưng là Ðồng Cổ báo mộng bày cách dẹp giặc loạn. Khi vua tỉnh giấc còn nghe vang vọng tiếng chuông đồng vọng từ ngôi đền dưới chân ba ngọn núi.

Theo báo mộng của thần, khi ra trận vua cho dùng dùi đồng gõ vào trống đồng, giặc loạn sợ hãi bỏ chạy. Nhà vua sau đó đã quay lại để tạ ơn thần và cho tu bổ đền khang trang hơn. Tên đền Ðồng Cổ được dân làng gọi theo từ đó. Vua Lý Thái Tông còn cho rước thần Ðồng Cổ từ Ðan Nê về lập đàn thề trên đất Thăng Long, lại phong cho thần chức quan "chủ trì việc thề trong cả nước". Bởi vậy, nay ở phường Bưởi (Tây Hồ, Hà Nội) có một ngôi đền cũng mang tên Ðồng Cổ và cũng thờ thần Ðồng Cổ.

Xưa, cứ đến ngày 4-4 hằng năm, nhà vua và các quan trong triều lại đến đền làm Lễ "Minh thệ" (ăn thề) trước thần Ðồng Cổ: "Làm tôi bất trung, làm con bất hiếu - thần linh tru diệt...". Dân thường gặp chuyện gì rắc rối cũng dắt díu nhau đến đó mà thề trước thần Ðồng Cổ. Các vương triều Trần - Lê vẫn duy trì nghi lễ quốc gia này.

Sử sách còn ghi đền Ðồng Cổ ở Ðan Nê xuất hiện từ thời Hùng Vương. Ba ngọn núi đá vững chãi bao bọc ngôi đền được gọi là Tam Thái Sơn. Trước cửa đền, bên kia chiếc hồ bán nguyệt, có hai tấm bia trên vách đá núi Xuân. Một tấm bằng chữ Hán khắc lại bài văn bia do Nguyễn Quang Bàn viết năm 1802, ca ngợi phong cảnh sơn thủy, hữu tình của nơi đây và kể lại chuyện một chiếc trống đồng cổ được tìm thấy và cúng tiến vào đền. Tấm bia bằng tiếng Pháp, khắc năm 1889, nội dung chép lại bài văn dân làng Ðan Nê tỏ lòng sùng kính với ngôi đền. Tấm bia chữ Hán chép rằng, năm Canh Tuất (1790) Tuyên công Nguyễn Quang Bàn (con vua Quang Trung) vâng mệnh vua cha vào làm quan đặc sai đốc trấn Thanh Hóa. Một đêm nọ, ông nghỉ tại xã Ðan Nê, có vào cầu khấn trong miếu thờ Ðồng Cổ Sơn Thần. Sau đó ứng nghiệm bằng việc ông bỗng thấy bên bờ nam sông Mã xuất lộ một chiếc trống đồng cổ rộng chín thước, cao bốn thước. Năm Nhâm Tuất (1802) lại có dịp đi qua miếu, Nguyễn Quang Bàn sai đem chiếc trống đồng tìm được dạo trước hiến cho đền, đồng thời viết bia (lúc đó là bia gỗ) ghi lại để đời sau được rõ. 

Theo những người cao tuổi trong làng Ðan Nê, đền Ðồng Cổ từng có 38 gian, bề thế tựa lưng vào Tam Thái Sơn (dân làng gọi một cách dân dã là dãy núi Ðổng). Quanh đền cây cối sum suê, rậm rạp, có nhiều cây to đến nỗi "ngẩng đầu nhìn, rơi cả mũ". Thời kháng chiến chống thực dân Pháp, binh công xưởng Nguyễn Công Cậy sản xuất vũ khí ngay tại hang động Ích Minh trong lòng ngọn núi bên phải của đền. Khi quân Pháp phát hiện ra vị trí công binh xưởng Ích Minh, chúng đã cho máy bay ném bom san phẳng cả đền Ðồng Cổ. Những di tích nguyên gốc còn lại đến nay, ngoài hai tấm bia kể trên, chỉ còn chiếc miếu nhỏ lưng chừng đỉnh núi Xuân, và chiếc cổng Nghinh môn nằm ở phía tây ngôi đền. Nghinh môn gồm ba tầng, tám mái, mang phong cách kiến trúc thế kỷ 15 (thời Lê), cao chín mét, rộng ba mét, được ghép bằng những khối đá vuông vức (không dùng vữa), cuốn thành vòm tò vò.

Theo những bậc đá lên đến ngôi miếu cổ trên núi Xuân, du khách có thể thu vào tầm mắt phong cảnh tuyệt vời của dòng sông Mã. Giữa đôi bờ bạt ngàn những ruộng ngô xanh mướt đang phất cờ, dòng sông mùa khô mang mầu ngọc bích hiền hòa trôi. Xa xa, phía bên kia sông là dáng hình thành Nhà Hồ (thuộc huyện Vĩnh Lộc kế bên), ẩn hiện trong sương mù mùa đông mờ ảo. Dưới chân núi, ngôi đền Ðồng Cổ (được xây lại vào năm 1996, chỉ gồm một gian hai chái), lọt trong xanh tươi cây lá. Trước đền, hồ Bán Nguyệt như một mảnh gương nhỏ hắt bóng mây trời.