Đình Đại Yên tọa lạc trên đất làng Đại Yên, thuộc tổng Nội, huyện Vĩnh Thuận cũ, nay thuộc phường Ngọc Hà, quận Ba Đình. Đình thờ Thành hoàng làng là Ngọc Hoa công chúa. 
Theo thần phả của làng, vào thời Lý, có một người tên gọi Trần Huấn quê ở Phúc Lâm (thuộc huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa ngày nay) ra Thăng Long dạy học, lấy vợ ở Đại Bi (tức Đại Yên ở kinh thành). Bà Huấn làm nghề bán tôm, cá ở chợ An Bản (Đại Yên), có lần bắt được tấm lụa của một người đi chợ bỏ quên, bà trả lại cho người đánh mất. Đêm đó, bà mộng thấy một cụ già hiện lên trao cho bà hòn ngọc quý, tỉnh dậy thấy trong mình có sự khác lạ, từ đó bà có mang, sau sinh hạ được một người con gái đặt tên là Ngọc Hoa. Ngọc Hoa càng lớn, càng xinh xắn, năm 9 tuổi đã giả trai để dự kỳ tuyển binh và được cùng cha đi dẹp giặc Chế Ma Na sang xâm lấn lãnh thổ nước ta. Giữa thế giằng co, nàng đã khéo léo lập mưu kế, vờ làm cô gái bán trầu cau, thuốc lào, vào sâu trong đất địch để thu thập tin tức, lựa thời cơ giúp quân ta đánh giặc ra khỏi bờ cõi. Đất nước sạch bóng quân thù, nàng xin về quê phụng dưỡng mẹ tại Đại Bi và sau đó mất tại đây. Vua phong cho nàng là Ngọc Hoa công chúa, dân làng lập đình thờ phụng nàng.
Đình Đại Yên được xây dựng thế kỷ XII – XIII, cổng đình mang đặc điểm kiến trúc thời Nguyễn. Bên trong hậu cung, trang trí ở bức cốn với hình chạm nổi phượng vũ trong tư thế đang bước về phía trước, miệng ngậm một bông cúc mãn khai. Ở đây, phượng đã trở thành biểu tượng “nữ nhân thánh hóa” của Ngọc Hoa công chúa. 
Ngoài ra, đình còn lưu giữ nhiều hiện vật có giá trị lịch sử và nghệ thuật. Phía sau đình còn có gò đất cao, tương truyền là mộ của công chúa.
Lễ hội đình Đại Yên thường được tổ chức vào hai ngày 13 và 14 tháng 3 hàng năm. Ngày 14 là ngày chính hội. Lễ hội gồm các nghi thức đội lễ tế và đội dâng hương của làng cùng dân làng làm lễ cầu phúc cho làng xã. Dâng hương tế yết do đội tế của làng Đại Yên thực hiện, sau đó là đội tế của các làng được mời tế Thánh.
Đình Đại Yên đã được Bộ văn hóa Thông tin xếp hạng là di tích kiến trúc nghệ thuật ngày 27/12/1990.