Theo lưu truyền trong dân gian thì chùa Diên Phúc được xây dựng từ thế kỷ XI. Căn cứ vào hệ thống di vật, có thể khẳng định chùa Diên Phúc có niên đại xây dựng vào khoảng thời Lê Trung Hưng (thế kỷ XVII - XVIII). Theo bài minh trên quả chuông đồng “Diên Phúc tự chung” (chuông chùa Diên Phúc) đúc năm Minh Mệnh thứ 2 (1821) thì trước đây chùa Diên Phúc có quy mô kiến trúc lớn và là một thắng cảnh nổi tiếng ở trong vùng. Chùa được trùng tu từ năm 2001 - 2006, Chùa quay hướng nam, bố cục kiểu chữ “đinh” gồm thượng điện, nhà Mẫu, nhà Tổ.
Tam quan chùa làm theo lối kiến trúc truyền thống chồng diêm 2 tầng, gồm một cửa chính và 2 cửa bên. Các cột đồng trụ thân đắp câu đối, trên đắp trái dành, lân chầu, trên nóc gác chuông đắp lưỡng long chầu nguyệt cùng các họa tiết hoa văn cầu kỳ, sống động. Phía trên treo quả chuông đồng cổ của chùa. Qua cổng tam quan là gác chuông bên trái và bên phải là lầu trống với kiến trúc nhỏ gọn chồng diêm 2 tầng 8 mái, bên trong treo chuông đồng và trống lớn. Tiếp theo gần với gác chuông, phía trước nhà Tổ là nhà bát giác làm lối chồng diêm, bên trong xây bệ đặt tượng Quan Âm bằng đồng. Tam bảo chùa được làm lối chồng diêm 2 tầng 8 mái, đao cong, tiền đường gồm 7 gian 2 chái, thượng điện 3 gian 1 dĩ chạy dọc tạo mặt bằng chữ “đinh”. Các bộ vì làm lối thượng giá chiêng, trung chồng cốn, hạ bẩy hiên. Trang trí trên kiến trúc cầu kỳ sống động với đề tài tứ linh, tứ quý sinh động, đẹp mắt. Trong chùa xây bệ thờ đặt tượng, những pho tượng thờ với kích thước lớn mới được tôn tạo làm ngôi chùa thêm bề thế uy nghiêm. Nhà Mẫu với 5 gian 2 dĩ làm lối tường hồi bít đốc tay ngai có trụ biểu, trang trí trên các bộ vì với đề tài tứ linh, tứ quý, áp tường hồi xây bệ giật cấp bài trí tượng Mẫu thờ. Nhà Tổ với 7 gian 2 dĩ làm lối tường hồi bít đốc tay ngai có trụ biểu, các bộ vì gỗ trang trí cầu kỳ với long hóa, văn triện lá giắt… Trong chùa còn lưu giữ một số di vật có giá trị: một bức cửa võng chạm rồng chầu, rồng cuốn thủy, tứ linh, bát bửu thế kỷ XIX; một quả chuông đồng lớn “Diên Phúc tự chung”, chuông có dáng đẹp, quai do đôi rồng đấu lưng vào nhau tạo thành, có ghi năm đúc chuông Hoàng triều Minh Mệnh nhị niên (1821) khẳng định chùa Diên Phúc ở địa danh thôn đông Thái Đường, xã Hoa Lâm, huyện Đông Ngàn xưa; 1 bia đá "Ký kị bi ký" ghi việc gửi giỗ dựng năm Thiệu Trị thứ 6 (1846). Chùa hiện còn 26 pho tượng cổ thuộc thời Lê Trung Hưng và thời Nguyễn. Trong số này tiêu biểu nhất là các tượng tam thế, quan âm thiên thủ thiên nhãn. Tượng Quan âm thiên thủ thiên nhãn có kích thước lớn (cao 1m60, bệ 30cm, rộng dài 92cm) và được thể hiện trong cách thức ngồi tọa thiền trên toà sen. Đầu tượng đội mũ tỳ lư hình cánh sen, phía trước vành mũ có "lưỡng long chầu nguyệt". Tượng gồm 42 cánh tay trong những tư thế khác nhau, hai tay dưới đặt ở lòng đùi theo ấn tam muội, trái tay trên thu về trước ngực kết ấn chuẩn đề; 38 cánh tay vươn ra từ bên sườn tạo thành vòng hào quang. Các cánh tay thon tròn, các bàn tay được thể hiện trong các thế ấn và mang những loại bảo vật khác nhau. Tượng có khuôn mặt hơi dẹt gần gũi với đời thường; cổ tròn 3 ngấn, tai to, dày chảy xuống vai, mắt khép hờ nhìn xuống; vai tròn, áo mặc 2 lớp kết múi phía trước, phần đuôi bên dưới để lên đùi tạo thành những đường cong mềm mại.