Theo lời kể của các cụ cao niên, Đền Đại Thành là nơi thờ phụng các vị thần, nhân thần theo kiểu phối thờ khá đặc biệt. Hệ thống tượng thờ hiện còn cho thấy trong đền có các lớp thờ Ngọc Hoàng Thượng Đế, Đức Thánh Trần, Chử Đồng Tử, Đức Thánh Tản Viên, tướng quân Phạm Ngũ Lão cùng một số pho tượng, bài trí mang dấu ấn tín ngưỡng Tam giáo đồng nguyên. Chính sự đan xen giữa yếu tố Đạo giáo, tín ngưỡng dân gian và ảnh hưởng Nho - Phật đã tạo cho di tích một màu sắc riêng so với nhiều đền khác trong khu vực.
Hồ sơ di tích cho biết hiện chưa còn tài liệu ghi chép chính xác về thời điểm khởi dựng ban đầu của đền. Tuy nhiên, căn cứ vào văn bia, câu đối, hoành phi, phong cách kiến trúc và các di vật còn lưu giữ, có thể đoán định đền được xây dựng vào khoảng thời Nguyễn, muộn nhất khoảng năm Tự Đức thứ 2 (1849); trong đó lần tu sửa gần đây nhất được ghi nhận là vào năm 1995. Đây là chi tiết quan trọng giúp xác định niên đại tương đối của công trình trong tiến trình lịch sử địa phương.
Về kiến trúc, Đền Đại Thành có bố cục kiểu chữ Đinh, gồm các hạng mục như cổng ngoài, cổng trong, sân, tả mạc, hữu mạc, tiền tế và hậu cung. Một số chi tiết trong hồ sơ cho thấy di tích còn giữ được những nét chạm khắc, bài trí nội thất và hệ thống hoành phi, câu đối có giá trị về mặt mỹ thuật, phản ánh phong cách nghệ thuật thời Nguyễn. Trong khuôn viên và nội thất đền hiện vẫn còn lưu giữ khá nhiều di vật như câu đối, hoành phi, ngai thờ, án thờ, mâm bồng, chân nến, đài nước, giá văn, bộ bát bửu, tượng thờ, bát hương, lộc bình sứ… tạo nên một lớp trầm tích văn hóa khá dày cho di tích.
Điểm đáng chú ý của Đền Đại Thành không chỉ nằm ở niên đại hay hệ thống di vật, mà còn ở cách thức phối thờ và lớp nghĩa văn hóa mà di tích đang lưu giữ. Từ hồ sơ có thể thấy đây là một ngôi đền phản ánh khá rõ sự hòa trộn giữa tín ngưỡng dân gian với tư tưởng Tam giáo trong đời sống tinh thần người Việt. Chính điều đó khiến Đền Đại Thành không chỉ là nơi thờ tự của người dân Hoàng Xá mà còn là một tư liệu văn hóa có giá trị trong việc tìm hiểu lịch sử tín ngưỡng của địa phương.