Đình Cổ Ngõa Thượng hiện tọa lạc trên khu đất sát đê Tả Đáy theo hướng Tây Bắc. Tổng thể mặt bằng hiện nay của di tích gồm Nghi môn, nhà Khách, tòa đình chính được làm theo kiểu chữ Đinh gồm Đại bái, Hậu cung cùng một số hạng mục phụ trợ nhỏ phục vụ cho việc bảo vệ và phát huy giá trị di tích.
Nghi môn đình Cố Ngõa Thượng được thiết kế gồm 4 trụ biểu và hai cổng pháo hai bên. Hai trụ chính đỉnh trụ đắp bốn chim phượng chụm đuôi vào nhau tạo thành hình trái giành cách điệu, hai trụ bên đỉnh trụ đắp đôi nghê chầu. Dưới phần lồng đèn đắp nối tứ linh, tứ quý; thân trụ tạo mặt cắt, bổ khung đắp câu đối chữ
Hán, đế trụ thiết kế theo kiểu cổ bồng. Từ hai trụ chính sang hai trụ biểu nhỏ là bức tường lửng để nối hai cổng pháo. Cổng pháo được làm cuốn vòm hai tầng 8 mái đao, đỉnh mái tầng trên đắp rồng lá chầu mặt trời, bức tường cánh phong nối trụ chính, cổng pháo và trụ biểu nhỏ đắp rồng, văn triện.
Qua cổng vào là sân rộng, nên sân được lát gạch đỏ sạch sẽ, bên phải có dãy nhà Khách nhỏ dẫn vào tòa Đại đình.
Nhà Khách là hạng mục kiến trúc nằm bên phải đình gồm 3 gian xây tường hồi bít đốc đơn giản, mái lợp ngói Tây. Bộ khung gồm 4 bộ vì gỗ kết cấu theo dạng vì kèo quá giang trốn cột gác lên tường bao, nền lát gạch đỏ.
Đại bái nằm ngay chân đê, mặt đê rất cao có độ dốc lớn, vì vậy vào mùa mua, khu vực này thường xảy ra ngập úng cục bộ. Để hạn chế tối đa tình trạng ngập úng của di tích nên khi phục dựng ngôi đình, nhân dân đã thiết kế gồm hai tầng. Tầng 1 được sử dụng làm trụ sở của Câu lạc bộ Hội người cao tuổi trong thôn, tầng hai làm cao gần ngang mặt đê được sử dụng làm nơi thờ
Thành hoàng làng. Đại bái tầng 2 gồm 3 gian 2 chái gồm 4 mái với bốn đầu đao con vươn lên không trung, mái đình lợp ngói mũi truyền thống. Chính giữa bờ nóc đắp đề tài lưỡng long chầu nhật, hai đầu đốc đắp kìm lá cách điệu. Bộ khung làm làm bằng bê tông cốt thép giả gỗ gồm 4 bộ vì kết cấu theo kiểu "thượng giá chiêng chồng rường con nhị, trung cốn rường, hạ bẩy" trên mặt bằng 4 hàng chân cột. Phía trước mở hệ thống cửa bức bàn thượng song hạ bản, nền nhà lát gạch đỏ, từ dân dẫn lên Đại bái bởi 05 bậc cấp bằng đá xanh.
Hậu cung là hạng mục kiến trúc nằm vuông góc với Đại bái tạo thành kiểu chữ
"Đinh". Hậu cung đình Cổ Ngõa Thượng gồm 2 gian dọc theo kiểu chồng diêm hai tầng mái, mái lợp ngói mũi truyền thống. Bộ khung gồm 3 bộ vì bê tông giả gỗ kết cấu theo hai dạng thức: Bộ vì hồi kết cấu kiểu vì kèo quá giang, hai bộ vì gian ngoài kết cấu theo kiểu thượng chồng rường giá chiêng, hạ cốn rường trên mặt bằng hai hàng chân cột bê tông giả gỗ, nền lát gạch đỏ. Hai gian bên mở cửa ngách ra vào.
Phần trang trí trên kiến trúc tập trung đậm đặc trên các con rường, cốn nách, câu đầu, xà nách đề tài lá hóa long, lá lật, vân xoắn, cánh sen cách điệu nhằm giảm sự thô cứng và tạo cảm giác thanh thoát cho kiến trúc.
Tại Hậu cung: Gian trong cùng, sát tường Hậu xây bệ gạch làm nơi đặt đỉnh đồng, chân đèn, mâm bồng, đài nước; lùi ra phía ngoài bài trí một hương án nhỏ.
Gian bên ngoài Hậu cung phía trên treo hoành phi, cửa võng, dưới đặt khám thờ, long ngai của Quận công Lê Bình, hộp quả, đài nước, thống, ỷ thờ, khay đài, đinh đồng, chân đèn đồng và nhiều đồ thờ tự nhỏ.
Tại Đại bái: trên các gian treo hoành phi, cửa võng, thân các cột treo câu đối.
Gian giữa Đại bái bài trí hương án, bên trên bài trí bát hương, chân đèn, đài nước;
hai bên hương án là bát bửu, hạc thờ, quán tẩy.
Đình Cổ Ngõa thượng được khởi dựng từ lâu đời trên mảnh đất có bề dày lịch sử và truyền thống văn hóa lâu đời cùng với quá trình hình thành làng Việt cổ. Di tích là nơi phụng thờ Thần hoàng Hải Diệu tướng quân - một vị thuộc tướng của Hai Bà Trưng đã cùng nhân dân đứng lên đánh đuổi quân xâm lược nhà Đông Hán ở những năm đầu công nguyên, giành lại chủ quyền dân tộc. Đến thời Lê Trung hưng, trong đình phối thờ thêm Quận công Lê Bình - vốn là người con của quê hương Cổ Ngõa. Chứng kiến cảnh lụt lội thường xuyên của người dân, ông đã đứng ra tổ chức vận động nhân dân đắp con đê từ Sái Khê (tức làng Đoài Khê bây giờ) ra kẻ Mỗ, rồi xẻ ngòi thoát nước, ngăn chặn được nạn lụt lội, đời sống nhân dân từ đó được ấm no, sung túc. Việc tri ân thờ phụng tướng quân Hải Diệu và Quận công Lê Bình tại đình Cổ Ngõa Thượng là thể hiện đạo lý “uống nước nhớ nguồn” của nhân dân đối với những vị tiền nhân đã có công đánh giặc giữ nước, bảo vệ và xây dựng xóm làng. Công lao của các vị mãi mãi được hậu thế ghi nhớ và được ngưng đọng lại trong di tích thông qua long ngai - bài vị, sắc phong, thần phả và đọng lại trong ký ức của nhân dân với tấm lòng ngưỡng kính.
Về mặt văn hóa: Ngôi đình chính là biểu thượng thân thuộc của mỗi làng quê Việt Nam, là không gian linh thiêng để người dân gửi gắm ước vọng cầu mong cho mùa màng tươi tốt, mưa thuận gió hòa, mùa màng tươi tốt, bội thu. Đình làng cũng là trung tâm đoàn kết của cộng đồng dân cư làng xã, nơi làm việc của Hội đồng kỳ mục, là nơi chứa đựng biết bao giá trị quốc hồn quốc túy của dân tộc.
Về mặt kiến trúc - nghệ thuật: Tuy mới được phục dựng trong những năm sau này nhưng về cơ bản đình Cổ Ngõa Thượng vẫn mang dáng dấp của ngôi đình làng truyền thống với kiểu kết cấu mái đao cong cùng mô tuýp trang trí truyền thống. Hệ thống di vật trong đình phong phú về chủng loại và chất liệu như đồ giấy, đồ đồng, đồ gỗ, đồ gốm sứ. Những di vật có giá trị như sắc phong niên đại nghệ thuật thời Nguyễn, kiệu bát cống, kiệu long đình, hộp quả, long ngai - bài vị (niên đại nghệ thuật thời Nguyễn) cùng hoành phi, cửa võng, câu đối... được tạo tác tinh tế, khéo léo, bay bổng mang đậm chất dân dã nhằm chuyển tải tâm tư, tình cảm, ước vọng của người nghệ nhân xưa tới hậu thế. Những di vật này ngoài giá trị về mặt văn hóa, khoa học, thẩm mỹ, nghệ thuật, chúng còn là phần "linh hồn" của di tích, tạo cho ngôi đình trở thành một di tích lịch sử - văn hóa với đầy đủ nội dung và ý nghĩa theo quy định của Luật Di sản văn hóa