Đền Viên Ngoại có kết cấu hình chữ Nhị, gồm Đại bái và Hậu cung, đã qua nhiều lần tu bổ, sửa chữa.
Hiện tại, tòa Đại bái có 5 gian tường hồi bít đốc. Từ trên mặt bờ đê sông Đáy, bước xuống 7 bậc xây kè gạch - bê tông là nền Đại bái, để tránh ảnh hưởng mưa gió, phần bậc này được làm trần bê tông với các cột trụ đỡ, có tường hoa chắn ngoài tạo thành nghi môn. Thân các cột trụ khắc câu đối, mặt tường 2 bên nghi môn đắp phù điêu voi thờ sinh động. Vì kèo làm kiểu kèo kẻ giá chiêng trên một quá giang gối lên 2 hàng cột trước và sau.
Từ thềm Đại bái, qua khoảng sân rộng 1,5m là tới Hậu cung. Hậu cung có 3 gian tường hồi bít đốc, xây cao. Mái hậu kéo dài, mái trước làm chồng diêm 2 tầng, 4 bộ vì hậu cung được làm kiểu kèo kẻ quá giang gối lên cột xây áp tường, đỡ 2 mái thượng. Phía trước, ở gian giữa mở một cửa lớn với 4 cánh cửa bức bàn, 2 gian bên là 2 cửa mở, thấp hơn. Phía trên 2 cửa bên là 2 bức chạm nổi theo đề tài tứ linh và ngư long hí thủy. Gian giữa Hậu cung đặt cỗ khám thờ, trên là long ngai, bài vị Đức Giác Hải Đại Vương. Gian bên phải là nơi đặt cỗ long ngai bài vị thờ Đức Thiên Bồng Thuý Mục. Gian trái được thiết kế thành một khám sắt, là nơi đặt các di vật quý hiếm của đền với các chất liệu khác nhau.
Tại đền còn lưu giữ một số hiện vật như: Một cuốn "Hùng Duệ Vương triều Nhất vị thiên thần giáng thế Ngọc Phả" sao lại năm Vĩnh Hựu 2 (1736), Mười một đạo sắc của các triều vua phong cho các Đức Thánh, đạo sớm nhất vào năm Dương Đức thứ 3 (1674), ba bức hoành phi, trong đó đáng chú ý có bức "Đĩnh tiên đăng ngạn" (nghĩa: Vớt lên bờ trước tiên) liên quan đến việc thờ Đức Giác Hải Đại Vương...
Hàng năm, nhân dân làng Viên Ngoại tổ chức lễ hội để tưởng niệm ngày sinh, ngày hóa của Đức Thánh vào tháng Ba Âm lịch.
Đền Viên Ngoại được Bộ trưởng Bộ Văn hóa - Thông tin công nhận là di tích nghệ thuật quốc gia tại Quyết định số 52/2001/QĐ-BVHTT ngày 28/12/2001.