Đình Chèm thờ Thượng đẳng thiên vương Lý Ông Trọng, tên húy là Lý Thân. Đây là một nhân vật huyền thoại sống vào thời Hùng Duệ Vương và mất vào thời Thục An Dương Vương. Tương truyền, ông xuất thân từ một gia đình danh giá, là một cậu bé khôi ngô, khí tướng lạ kỳ, cao lớn khác thường. Lớn lên, ông văn giỏi, võ tài, tính tình hiếu nghĩa, cương trực. Bấy giờ phía tây nam có giặc hay quấy nhiễu biên thùy. Nhà vua xuống chiếu cầu người tài đức ra dẹp giặc cứu nước. Phủ Quốc Oai bèn tiến cử Lý Thân. Ngài đổi tên là Ông Trọng và được phong làm Chỉ huy sứ, lĩnh ý đi dẹp tan giặc, lập được nhiều công lớn. Cuối đời Duệ Vương, đất nước Văn Lang bị quân Tần xâm lược, ông phò tá Thục Phán cùng quân dân Văn Lang đánh cho chúng tan tác tháo chạy, sau đó vua Hoàng Duệ Vương truyền ngôi cho Thục An Dương Vương và đổi tên nước là Âu Lạc.
Không đánh bại được Âu Lạc, phía bắc nước Tần lại bị quân Hung Nô quấy nhiễu, Tần Thủy Hoàng đắp Vạn Lý Trường Thành mà không ngăn chống nổi. Nghe uy danh ngài ở Âu Lạc, vua Tần liền sai sứ sang cầu An Dương Vương cho tướng tài sang giúp. Vua Thục không câu chấp hiềm khích xưa, cử ngài đi sứ sang Tần cùng với ông Nguyên Văn Chất, người làng Hoàng Xá, giữ chức quản mã, vừa là tùy tướng bảo vệ vừa là thầy thuốc riêng. Đến kinh đô Hàm Dương, Tần Thủy Hoàng phong cho ông là Tư lệ Hiệu úy, đem 10 vạn quân đến trấn giữ đất Lâm Thao, khiến giặc Hung Nô không dám quấy nhiễu. Mến tài đức, vua Tần phong ông chức Phụ Tín hầu và gả công chúa Bạch Tĩnh Cung với ý muốn giữ ông ở lại nước Tần nhưng ông đã từ bỏ vinh hoa phú quý, đem theo vợ con trở về quê hương. Khi về quê, qua bến Vĩnh Tân, khúc sông Hồng trước làng Chèm, có nhiều giao long thủy quái chuyên làm hại dân lành, ông đã giết giao long, thả lưới sắt ngăn loài thủy quái, khiến chúng không còn quấy nhiễu. Để tưởng nhớ công đức của Đức Thánh Chèm, khi Ngài mất tại làng Chèm, người dân nơi đây thờ phụng, coi Ngài là Thần thành hoàng, tin rằng Đức Thánh luôn phù hộ cho đất nước và dân làng.
Giá trị văn hóa vật thể:
Đình Chèm là một trong những ngôi đình thuộc loại cổ nhất ở Việt Nam, có lịch sử cách đây hơn nghìn năm. Theo thần tích đình được xây dựng ngay sau khi Ngài qua đời, khởi nguyên là một tòa miếu nhỏ. Năm Trinh Nguyên thứ nhất nhà Đường (785 sau công nguyên), Triệu Xương được cử sang làm đô hộ A Nam rất kính phục đã cho sửa lại tòa miếu thành nhà cao tầng chồng, năm 864 Cao Biền sang làm đô hộ A Nam đã sửa lại đền lớn hơn quy mô cũ, tạc gỗ làm tượng, sơn son thếp vàng, gọi là đền Lý Hiệu Úy.
Đình Chèm được xây dựng theo lối kiến trúc nội công ngoại quốc, chắc chắn và công phu. Nghi môn ngoại là kiểu nghi môn trụ với bốn cột xây cao to, gần đỉnh trụ đắp hình lồng đèn, đỉnh trụ và thân trụ được trang trí tứ linh, tứ quý và đắp các câu đối chữ Hán ca ngợi Đức Thánh Lý Ông Trọng. Nghi môn nội (hay còn gọi là Tàu tượng) là một nếp nhà bốn mái, ba gian, hai chái, mái lợp ngói mũi hài, các góc uốn cong tạo thành những đầu đao đắp nổi hình đầu rồng. Nghi môn nội mở 3 cửa lớn có cánh gỗ. Đây là nơi đặt tượng ông quản tượng, voi chiến và ngựa chiến của Đức Thánh. Khu nhà bia, sân đình, tả hữu mạc, phương đình 8 mái và tòa đại bái, hậu cung tạo thành hình chữ Công. Khu vực chính của đình Chèm gồm tòa tiền tế và tòa đại bái, hai tòa nhà này có kết cấu giống nhau và nối với nhau bằng hệ thống xà nách đỡ máng đồng. Mỗi dãy nhà gồm 5 gian, hai chái theo kiểu nhà 4 mái. Nội thất có 6 hàng chân cột gỗ đỡ mái, các cột đều được đặt trên chân tảng đá xanh. Trên các bộ vì ngắn, các bức cốn chạm hình rồng mây, rồng cuốn thủy, cá hóa rồng, tứ linh với những đường nét chạm mềm mại, trau chuốt, mang đậm phong cách nghệ thuật cuối thời Lê - thế kỷ thứ 18. Đây là nơi bài trí hương án và các đồ tế quan trọng của đình Chèm, đồng thời cũng là nơi diễn ra các nghi lễ quan trọng hàng năm cũng như trong dịp lễ hội. Hậu cung của đình xây liền với nhà đại bái bằng một nhà cầu nhỏ tại gian giữa, khu hậu cung gồm 3 dãy nhà nối liền nhau tạo thành kết cấu kiến trúc kiểu chữ “Công”. Nhà ngoài và nhà trong nằm song song với nhau bằng nhà ống muống ở gian giữa. Đây là nơi tôn nghiêm nhất tại đình Chèm, đặt long ngai và tượng thờ của Đức Ông, Đức Bà cao khoảng 3,2m, hai bên là tượng 6 người con của Đức Thánh, còn gọi là Lục vị vương. Trong thánh phả nước Việt, Lý Ông Trọng đứng hàng thứ ba sau Thánh Tản và Thánh Gióng. Đình làng Chèm có lẽ là ngôi đình duy nhất ở nước Nam ta quay hướng về phương bắc.
Hiện nay Đình Chèm còn lưu giữ được rất nhiều hiện vật có giá trị lịch sử và nghệ thuật cao như: 16 cuốn sách chữ Hán, 3 đạo sắc phong của các vua Nguyễn, 4 tấm bia đá, 10 tượng thờ, 8 bức hoành phi, 15 câu đối, 2 chuông đồng đúc thời Nguyễn; các đồ khí tự có giá trị như: 8 sập thờ, 4 nhang án, long ngai bài vị, bát hương, cây đèn cây nến, bát bửu, lọng thờ, hạc thờ, chóe sứ, hũ gốm, lọ hoa sứ,…đặc biệt Đình Chèm vẫn còn lưu giữ chiếc lư hương ngàn năm tuổi, cây thiên mệnh rất quý hiếm; có hệ thống máng dẫn nước mưa được đúc bằng đồng vào các năm 1748, 1756, thời vua Lê Hiển Tông và thời vua Minh Mệnh (nhà Nguyễn) năm 1824. Tổng thể các di vật đồ thờ trong đình được xếp theo trục hoàng đạo Đông, Bắc, Tây, Nam.
Làng Chèm nằm cạnh sông Hồng, nên thường xuyên bị lũ lụt đe dọa. Vào năm Bính Thìn 1916, đình được kiệu lên cao thêm 2,4 mét chỉ bằng các dụng cụ của nhà nông như: đinh bừa, quang gánh... Công việc diễn ra trong một năm, ngôi đình nặng hàng trăm tấn toàn bằng gỗ quý với những cột kèo phức tạp được "kiệu" lên cao ngang với mặt đê sông Hồng.
Với những giá trị đặc biệt, năm 1990 đình Chèm được công nhận là Di tích lịch sử văn hóa cấp quốc gia theo Quyết định số 34/VH/QĐ ngày 09/01/1990 của Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch.
Năm 2017 Đình Chèm được công nhận là Di tích lịch sử cấp Quốc gia đặc biệt theo Quyết định số 2082/QĐ-TTg ngày 25/12/2017 của Thủ tướng chính phủ.
Giá trị văn hóa phi vật thể
Nhắc đến hội Chèm, ca dao có câu:
“Thứ nhất là hội Cổ Loa Thứ nhì hội Gióng, thứ ba hội Chèm”
Lễ hội Đình Chèm có từ xa xưa để tưởng nhớ ngài Lý Ông Trọng. Hội diễn ra hàng năm, chính hội là ngày 15/5 âm lịch. Khai hội, phần lễ diễn ra trang trọng với hoạt động rước nước, rước mã, rước văn, lễ mộc dục, lễ phát tấu. Phần hội cũng được tổ chức quy mô với các cuộc thi và trò chơi truyền thống đặc sắc như: thi làm chè kho, thi bơi, thi vật, thi bắt vịt nước, chơi cờ người, tổ tôm điếm, đấu vật… thu hút sự tham gia của cộng đồng nhân dân và để lại ấn tượng với du khách thập phương. Tham gia việc tổ chức hội là nhân dân ở ba làng kết nghĩa anh em với nhau: làng Chèm (hiện nay là phường Thụy Phương), làng Hoàng Xá và làng Hoàng Liên (hiện nay thuộc phường Liên Mạc). Làng Chèm (thờ chính) được gọi là anh cả, làng Hoàng Xá (thờ vọng) được gọi là anh hai và làng Hoàng Liên (thờ vọng) được gọi là anh ba. Cách xưng hô giữa ba làng gọi nhau là anh cả, anh hai, anh ba để thể hiện sự tôn trọng.
Lễ hội Đình Chèm gắn liền với truyền thuyết sự tích Ngài Lý Ông Trọng. Ngài là người đã có công lớn với hai triều đại Hùng Duệ Vương và An Dương Vương. Những sử sách xưa nhất của nước ta như Lĩnh Nam chích quái, Đại Việt sử kí toàn thư, Việt Điện u linh tập, Thiên Nam ngũ lục, Khâm Định Việt sử thông giám cư mục… đều có ghi chép về nhân vật lịch sử quan trọng này. Câu chuyện về Đức Thánh Lý Ông Trọng và lễ hội Đình Chèm mang một giá trị lịch sử lớn vì nó góp phần lưu giữ và phát huy truyền thống thờ phụng con người, một vị nhân thần vào những thế kỉ cuối trước công nguyên. Đồng thời cũng nói lên mối quan hệ lịch sử rất lâu dài giữa nước ta và Trung Quốc.
Giá trị văn hóa của lễ hội Đình Chèm thể hiện nổi bật ở sự kết hợp rất chặt chẽ giữa tín ngưỡng thờ thành hoàng làng với một tín ngưỡng cổ xưa của cư dân nông nghiệp liên quan đến nước là cầu mong mưa thuận gió hòa, cuộc sống bình an thông qua lễ rước nước. Về sau, nhân dân sáng tạo gắn Đức Thánh Lý Ông Trọng với truyền thuyết Sơn Tinh Thủy Tinh: Ngài đã chém thủy quái trên dọc đoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội đưa đến sự bình yên cho dân làng chài lưới. Một Lý Ông Trọng được hòa quyện giữa anh hùng văn hóa chống thiên tai với anh hùng lịch sử trừ địch họa.
Lễ hội Đình Chèm phản ánh niềm tin tín ngưỡng của người Việt, không chỉ trong truyền thuyết Lý Ông Trọng mà còn là niềm tin Lý Ông Trọng hiện hình về phù hộ cho Cao Biền, cho các quan vua đời nhà Trần. Đây là một niềm tin tâm linh bất diệt và được ghi trong sử sách, truyền thuyết lưu truyền mãi đến các thế hệ sau.
Trong lễ hội Đình Chèm cũng có sự tích hợp của các tín ngưỡng trên với cả Đạo giáo và Phật giáo. Thể hiện ở việc trong hội treo cờ Phật và xuất hiện nghi thức cúng Phát tấu, cúng Phan, cúng Khai quang, cúng Quá độ; các vị sư tăng làm lễ cúng Phật, lễ Thả chim...
Giá trị xã hội của lễ hội Đình Chèm cũng như của các hội làng khác của cư dân đồng bằng Bắc Bộ chính là việc thực hành lễ hội, một dịp để củng cố tinh thần làng xã, củng cố các mối quan hệ xã hội, các mối quan hệ trong và giữa các làng xã với nhau, ở đây là mối quan hệ giữa ba làng xưa, nay là cộng đồng cư dân Chèm, Hoàng Xá và Hoàng Liên.
Lễ hội Đình Chèm được tổ chức thường xuyên chính là cách thức giáo dục truyền thống lịch sử và văn hóa của địa phương và quốc gia một cách sinh động, thiết thực nhất. Với những giá trị đặc biệt tiêu biểu, Lễ hội Đình Chèm đã được Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch đưa vào danh mục di sản văn hóa phi vật thể quốc gia tại Quyết định số 2067/QĐ-BVHTTDL ngày 13/6/2016.