Cửa Nghi môn, được xây dựng bằng đá, qua nhiều lần tu sửa nhưng vẫn giữ được nét cổ xưa.
Nhà Tiền điện, được xây theo kiến trúc truyền thống của đình, đền, gồm 5 gian, 2 chái, diện tích mặt nền 166 m2, kết cấu khung cột, vì kèo bằng gỗ lim, tường xây bằng gạch cổ.
Thượng điện được xây theo kiến trúc nhà Lê, bằng vật liệu gỗ theo kết cấu truyền thống hình chữ đinh, gồm 3 gian có diện tích mặt nền 82m2.
Tiền điện và Thượng điện là một trong những hạng mục quan trọng nhất trong khu di tích đền Đồng Cổ.
Năm 2007, UBND tỉnh Thanh Hóa đã phê duyệt dự án đầu tư xây dựng khu di tích lịch sử - văn hóa Núi và Đền Đồng Cổ với tổng mức kinh phí trên 35 tỷ đồng. Việc phục hồi, tôn tạo khu di tích nhằm gìn giữ và phát huy các giá trị của di tích trong việc giáo dục truyền thống lịch sử, văn hóa của dân tộc ta cho thế hệ mai sau, đồng thời phục vụ chiến lược phát triển ngành du lịch, góp phần phát triển kinh tế, xã hội trên địa bàn tỉnh.