Đền Sầy kiến trúc theo kiểu “tiền Nhất, hậu Đinh”. Qua sân đền là đến Bái đường ba gian dựng bằng các cột gỗ lim, gồm 8 cột cái, 8 cột quân, đặt trên các tảng đá, mái phẳng, lợp bằng ngói vẩy. Tiếp theo Bái đường lui về phía Tây Nam là sân gạch theo chiều dài của Bái đường.Từ sân bước lên hai bậc đá mới đến Trung đường, cũng ba gian nhưng hẹp hơn Bái đường, gian giữa rất rộng, gấp hai gian bên. Gian giữa của Trung đường để hương án thờ công đồng và cắm bát bửu. Gian bên hữu đặt long cung cao, to, trong để long ngai, bài vị thờ các quan Văn, Võ. Đặc biệt, dưới hương án còn có một giếng tròn (giếng nước tượng trưng cho nước khi bà Ngọc Quang Công chúa nhảy xuống sông tự vẫn). Liền với gian giữa của Trung đường là Hậu cung, trong Hậu cung trên hương án chỉ đặt một long cung, trong long cung là tượng bà Ngọc Quang Công chúa. Tượng ngồi, bàn tay bắt quyết, cổ đeo chuỗi ngọc.
Truyền thuyết kể rằng ở thôn Sầy (thời xưa gọi là thôn Cự Lại), xã Sơn Dược, động Hoa Lư, phủ Trường Yên, có vợ chồng ông Vương Khôi, hiền lành nhân đức, nhưng gần 40 tuổi vẫn chưa có con. Ông bà ngày đêm cầu khấn. Bỗng một đêm nằm mơ, bà Vương thấy được dẫn đến một nơi cung điện nguy nga. Vị tiên trên điện bảo bà: “Hai vợ chồng người đã có lòng thành nên ta cho một Tiên nữ ở Ngọc Quang Bảo điện về đầu thai”. Quả nhiên, ít lâu sau bà Vương sinh được một người con gái mắt phượng, mày ngài, vầng trán cao rộng, tai to, môi đỏ, mắt sáng như sao, đặt tên là Vương Thị Tiên. Nàng Tiên lớn lên nết na đức hạnh, thông giỏi văn, võ. Không may đến năm nàng 16 tuổi, ông bà Vương đều qua đời. Nàng Tiên vẫn chăm chỉ luyện tập văn, võ và thu thập quân sĩ. Đến năm 34, Tô Định được nhà Đông Hán (Trung Quốc) sai làm Thái thú ở Giao Chỉ (nước ta thời bấy giờ). Tô Định tàn ác, bóc lột, giết chóc dân ta. Thấy vậy, mùa xuân năm Canh Tý (tháng 3 năm 40), Hai Bà Trưng đã phất cờ khởi nghĩa để trả thù nhà, đền nợ nước ở Hát Môn. Nghe tin hai Bà Trưng khởi nghĩa, Nàng xin Hai Bà cho tham gia. Hai Bà phong cho nàng Tiên làm Ngọc Quang tướng quân. Đến năm Tân Sửu (41), nhà Hán sai Mã Viện đưa 20 vạn quân sang xâm lược nước ta. Ngọc Quang tướng quân cùng Hai Bà đưa quân lên chống giặc ở biên giới. Trước thế giặc hung hãn, quân ta anh dũng chiến đấu, trận chiến rất ác liệt nhưng thất bại. Hai Bà Trưng phải gieo mình xuống dòng sông Hát Giang tự vẫn. Bà Ngọc Quang tướng quân (Vương Tiên) cũng gieo mình xuống sông tự vẫn vào ngày 12/2 năm Quý Mão (43), khi đó mới 25 tuổi. Vì Vương Thị Tiên là người con của quê hương thôn Cự Lại (Thôn Sầy), nên sau khi bà mất nhân dân đã lập đền thờ tưởng nhớ công lao của bà.
Đền đã được trùng tu, xây lại nhiều lần và đã tồn tại có kiến trúc như ngày nay. Vì vậy, trong Hậu cung đền chỉ có một mình bà Vương Thị Tiên.
Đền Sầy là nơi tuyên truyền cách mạng. Ngày 12/2/1927 (âm lịch), tổ chức cơ sở cách mạng ở xã Sơn Dược (tức xã Sơn Thành ngày nay), lợi dụng điều kiện hợp pháp, hàng năm tổ chức tế nữ quan ở đền Sầy, đã giới thiệu tiểu sử và công lao của Ngọc Quang Công chúa để khơi dậy lòng yêu nước, tinh thần chống giặc ngoại xâm cho nhân dân. Ngày 06/01/1943 (âm lịch), đồng chí Trần Tử Bình đại diện cho Xứ uỷ Bắc kỳ đã diễn thuyết ở đó, nói về nhiệm vụ chống Nhật, cứu nước. Sau đó đến tối ngày mùng 8 Tết, Chi bộ Đảng cũng tổ chức mít tinh tại đền Sầy để hưởng ứng chương trình hành động cụ thể của Việt Minh. Đặc biệt, ngày 20/5/1945, đồng chí Văn Tiến Dũng thay mặt Uỷ ban Quân sự Bắc kỳ và các đồng chí Bí thư Tỉnh uỷ: Ninh Bình, Thanh Hoá, Hoà Bình đã họp ở đền Sầy bàn việc củng cố chiến khu Quang Trung. Ngoài ra, đồng chí Phan Lang phụ trách phong trào cách mạng ở Ninh Bình đã đến Đền Sầy cất dấu một số tài liệu bí mật ở sau pho tượng Ngọc Quang Công chúa và cất dấu tài liệu cùng vũ khí trong hầm giếng trên mộ Ngọc Quang Công chúa.
Hàng năm, nhân dân thôn Sầy cùng nhân dân xã Sơn Thành lấy ngày mất của Ngọc Quang Công chúa là ngày 12/2 (âm lịch) để tổ chức lễ hội rất linh đình, có tế nam quan, nữ quan và có nhiều trò chơi trong ngày hội vào 2 ngày 11 và 12/2. Con cháu thôn Sầy ở các nơi trong toàn quốc cùng về dự lễ hội.
Hiện nay, lăng Ngọc Quang Công chúa được xây dựng lại cao đẹp ở phía Nam gần cống Sầy, cách đền Sầy 1.500m. Cùng với đền Sầy, lăng Ngọc Quang Công chúa là những di tích để tượng niệm bà Ngọc Quang Công chúa và ghi nhận nhiều sự kiện lịch sử cách mạng trong Khu căn cứ cách mạng Quỳnh Lưu.