Theo sử sách, chùa Long Đọi Sơn nằm trên thế đất Cửu Long, bởi lẽ toàn cảnh núi Đọi trông xa giống như một con rồng đất lớn nằm giữa một dải đất rộng bằng phẳng của vùng chiêm trũng, đầu núi Đọi hơi nhô cao về hướng Thăng Long. Đứng trên đỉnh núi có thể nhìn thấy 9 con đường và sông chạy về giống như 9 con rồng. Mắt rồng là 9 cái giếng hiện nằm xung quanh dãy núi Đọi trong các khu dân cư, dưới chân núi.
Từ dưới chân núi Đọi, qua 373 bậc thang bằng đá uốn quanh dưới bóng cây xanh mát dẫn du khách đến với quần thể di tích chùa, có khuôn viên rộng tới 10.000 m2. Ấn tượng ban đầu của mọi người khi đến đây đó là sự thanh bình, yên tĩnh dưới những tán cây cổ thụ hàng trăm năm tuổi và vẻ đẹp rêu phong cổ kính của kiến trúc lâu đời. Ngoài chùa Long Đọi Sơn, đi vào phía sau chùa chính là sân, vườn hoa, hai bên hành lang là nơi đặt tượng các vị La Hán, sau cùng là hậu điện và nơi trưng bày các di vật kiến trúc cũ đã được khai quật. Bên phải chùa, cạnh vườn hoa là nhà thờ tổ, nhà giảng đường và nhà khách.
Trải qua gần 1.000 năm tuổi với biết bao biến cố thăng trầm của lịch sử, nhưng ngôi chùa vẫn hiên ngang đứng trên núi Đọi. Tại đây, hiện vẫn còn lưu giữ rất nhiều tác phẩm nghệ thuật qua các giai đoạn như tấm bia "Sùng Thiện Diên Linh"; tượng Quan Âm Thị Kính, tượng Dị Lặc bằng đồng nặng 1 tấn đúc vào 1864… Trong số này, bia Sùng Thiện Diên Linh là tấm bia cổ gần 900 năm tuổi được xem là một báu vật độc đáo của chùa Đọi, bởi tấm bia được xem là một công trình nghệ thuật điêu khắc đặc sắc thời Lý cao hơn 2,5 m, rộng 1,75 m, dày 0,3 m đặt ở ngay cổng chính, trước tòa tam bảo.