Năm 1010, Vua Lý Thái Tổ dời đô từ Hoa Lư về Ðại La, định đắp thành nhưng nhiều lần thành đắp lên đều bị đổ. Vua cho người đến đền Bạch Mã cầu khấn thần Long Ðỗ thì thấy ngựa trắng từ trong đền đi ra, đi một vòng từ đông sang tây, đi đến đâu để lại dấu chân đến đó, rồi trở lại đền và biến mất. Vua sai người lần theo vết chân ngựa trắng lập đồ án xây thành, quả nhiên thành được xây xong và đứng vững. Thần Long Ðỗ có công giúp Vua xây thành, Vua bèn cho sửa lại đền thờ và phong thần Long Ðỗ là "Quốc đô Thăng Long thành hoàng đại vương".
Ðền Bạch Mã hiện nay có quy mô lớn và còn nguyên vẹn trong lòng khu phố cổ Hà Nội. Ðền có kiến trúc đẹp mang đậm phong cách kiến trúc nghệ thuật thời Nguyễn thế kỷ 19, rất đa dạng, phong phú và hấp dẫn thông qua các hoa văn họa tiết chạm trổ tinh xảo tại các bộ vì, cột, kèo, xà ngang được làm bằng gỗ quý và các chân đá kê hình lục giác, hình tròn. Ðền còn lưu giữ được 15 tấm bia đá cổ ghi lại việc sửa đền, quy định tuổi lên lão, thể lệ đóng góp, tập tục ăn uống, việc chúa Trịnh cho phép được miễn sưu dịch, tiền thuế để trông nom, chăm sóc đền. Ngoài ra đền còn giữ được nhiều sắc phong của các triều vua từ thời Lê, Tây Sơn đến triều Nguyễn, cùng nhiều hiện vật, đồ thờ tự quý hiếm khác.
Tương truyền, đền Bạch Mã nổi tiếng linh thiêng. Thời ấy, ở cửa Ðông có mở chợ buôn bán. Phố phường bị hỏa hoạn, gió thổi mạnh cháy rất nhiều, duy chỉ có đền là không bị lửa bén tới. Vua lại gia phong cho hưởng lộc, các buổi lễ nghinh xuân đều được cử hành tại đây. Ðời Trần ba lần phố Cửa Ðông bị cháy, lửa lan đến phố Hàng Buồm nhưng đền vẫn nguyên vẹn.
Với hơn 1.000 năm tuổi, đền Bạch Mã là di tích lịch sử văn hóa đặc biệt có giá trị, là một trong những chứng tích quan trọng về lịch sử, văn hóa, kiến trúc, nghệ thuật cũng như đời sống tinh thần của Hà Nội ngay trong lòng phố cổ với nhiều vẻ đặc sắc về lịch sử và triết học, về vị Thần được thờ. Ðền Bạch Mã mãi mãi là biểu tượng của kinh thành Thăng Long nghìn năm văn hiến có ý nghĩa giáo dục truyền thống dựng nước, giữ nước trong mọi thế hệ. Ðền đã được Nhà nước xếp hạng di tích lịch sử cấp quốc gia năm 1986.
Trải qua thời gian năm tháng mặc dù nhiều lần được trùng tu sửa chữa (thể hiện trên các tấm bia lưu lại trong đền) tuy nhiên đền đã bị xuống cấp nghiêm trọng. Nhằm bảo tồn, tôn tạo, giữ gìn di sản văn hóa của dân tộc, kể từ năm 2000 đến nay được sự quan tâm chỉ đạo và giúp đỡ của Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch, UBND thành phố Hà Nội, UBND quận Hoàn Kiếm, cùng sự đóng góp công đức của bà con thập phương, đã đầu tư nguồn kinh phí hơn 15 tỷ đồng tu bổ, tôn tạo sửa chữa lớn đền với nhiều hạng mục từ hậu cung, đại bái, phương đình, tam quan. Ðến nay đền Bạch Mã đã được tu bổ khang trang, đẹp đẽ; bảo tồn nguyên kiến trúc cũ, thật sự bền vững; góp phần tích cực phát huy các giá trị lịch sử văn hóa của di tích, đáp ứng lòng mong mỏi của nhân dân và du khách thập phương, là một công trình trọng điểm chào mừng Ðại lễ kỷ niệm 1000 năm Thăng Long - Hà Nội.
Nét mới trong lễ hội năm nay
Lễ hội đền Bạch Mã năm nay do UBND quận trực tiếp chỉ đạo tổ chức với quy mô lớn trong hai ngày 27 và 28-3 (tức ngày 12 và 13 tháng hai Canh Dần), qua đó góp phần tạo không khí ngày hội đoàn kết, vui tươi, phấn khởi, đẩy mạnh phong trào thi đua lao động sản xuất, học tập, hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ, chỉ tiêu kế hoạch năm 2010, lập thành tích chào mừng kỷ niệm 1000 năm Thăng Long - Hà Nội. Mở đầu lễ hội đền Bạch Mã là phần diễu hành đoàn rước kiệu truyền thống. Ðoàn rước với hơn 500 cụ ông, cụ bà, các cựu chiến binh, nam nữ, thanh, thiếu niên học sinh - những người tiêu biểu nhất đại diện cho các ngành, các giới trong trang phục truyền thống đẹp, nhiều mầu sắc lộng lẫy, vui tươi phấn khởi tham gia lễ hội. Nét mới của lễ hội lần này là mô phỏng lễ tiến Xuân Ngưu (tiến trâu vào tiết Lập Xuân). Vua sai Bộ Công cho đắp một trâu thần Xuân Ngưu, một thần Nông Câu Mang to bằng thật rồi tổ chức rước long trọng từ đền Bạch Mã ra đàn tế ở cửa Ðông Hà (Ô Quan Chưởng ngày nay), tế xong rước vào cung tiến Vua. Lễ tiến Xuân Ngưu gồm hai ý nghĩa tách biệt là tống tiễn mùa đông và đón nhận mùa xuân, cầu mong cho mùa màng bội thu, đời sống nhân dân ấm no hạnh phúc; đây là một phong tục vừa có tính nghi thức cung đình lại vừa có tính tín ngưỡng dân gian của kinh thành Thăng Long một thuở.
Sau lễ khai mạc tại sân khấu chính là lễ dâng hương của lãnh đạo các cấp, các ban, ngành, đoàn thể và nhân dân địa phương, khách thập phương trong đền Bạch Mã. Tiếp theo là lễ "hóa" mã Xuân Ngưu tại sân vận động Long Biên cạnh bờ sông Hồng. Lễ tế Nam quan, Nữ quan dâng hương trong đền Bạch Mã. Xen kẽ phần lễ là các màn múa lân, múa rồng, sanh tiền, đánh bồng, các chương trình biểu diễn nghệ thuật truyền thống (chầu văn, ca trù, chèo, quan họ...), biểu diễn võ thuật, thể dục dưỡng sinh của các diễn viên chuyên nghiệp và không chuyên nghiệp tại sân khấu ngoài trời và trong phương đình đền Bạch Mã.