Đền Phù Ủng và lễ hội Phù Ủng đã trở thành trung tâm văn hóa tâm linh, thỏa mãn nhu cầu về đời tâm linh, về “cuộc sống thứ hai” của dân làng và du khách thập phương. “Thời gian trôi qua, bao nhiêu lớp sa bồi văn hóa lịch sử, tín ngưỡng đã lắng đọng trong lễ nghi, trò diễn và nghi thức thờ cúng của từng lễ hội dân gian, khiến nó trở thành một hiện tượng văn hóa có sức hút lôi cuốn nhiều thế hệ con người” [6; 466].
“Làng mở hội để thờ Thần, để trình Thánh... là câu nói quen thuộc của người dân chốn dân dã” [6, 469]. Dân làng Phù Ủng mở hội nhằm tưởng nhớ công lao to lớn của tướng quân Phạm Ngũ Lão đối với dân với nước. Các trò chơi dân gian biểu tượng tinh thần thượng võ (vật cù, đấu vật...); văn nghệ giải trí (hát trống quân...) được tái hiện trong lễ hội nhằm tưởng niệm đức Thành Hoàng Phạm Ngũ Lão. Trong tâm thức của người dân, Phạm Ngũ Lão là “Đức Thánh Phạm”, không chỉ trong dịp lễ hội dân làng và khách thập phương mới bày tỏ niềm tin, sự thành kính đối với Đức Thánh Phạm mà bất kể gặp chuyện gì bất trắc trong cuộc sống thường nhật họ vẫn lên đền cầu mong đức Thánh dẫn đường chỉ lối, gửi gắm niềm tin.
Tín ngưỡng thờ Mặt trời là tín ngưỡng phổ biến của cư dân nông nghiệp. Nó lắng đọng trong các trò chơi dân gian của lễ hội. Trong lễ hội đền Phù Ủng, tín ngưỡng thờ Thần Mặt trời được bảo lưu trong trò chơi vật cù. Quả cù hình tròn lại được sơn màu đỏ là biểu tượng của mặt trời, biểu tượng của sức mạnh. Thông qua trò chơi nhằm gắn chặt tinh thần đoàn kết, rèn luyện sức khỏe của nhân dân trong quá trình đấu tranh dựng nước và giữ nước.
Cùng với tín ngưỡng thờ Thần Mặt trời, tín ngưỡng phồn thực cũng là tín ngưỡng cổ lắng đọng trong lễ hội dân gian. Trong lễ hội đền Phù Ủng tín ngưỡng phồn thực còn thể hiện khá rõ nét. Nó được biểu hiện ngay trong bố cục của di tích. Đền chính thờ Phạm Ngũ Lão ở giữa làm trục đối xứng. Bên hữu đền là đền mẫu (đền Nhũ Mẫu) với vai trò là mẹ - đối trọng sang bên tả đền là đền thờ Phạm Tiên Công trong tư cách cha. Đây là sự đăng đối trong thiết chế di tích nhưng cũng là sự đối đãi âm dương tong tư duy dân gian thờ Thành Hoàng làng đan xen với tín ngưỡng phồn thực.
Tín ngưỡng phồn thực còn ẩn mình trong các trò chơi dân gian của lễ hội. Trò chơi vật cù cũng thể hiện tín ngưỡng phồn thực. Khi chơi hai đội tranh nhau cướp quả cầu dưới sân thả vào lỗ của đối phương. Bên nào cho được cù nhiều lần vào lỗ của đối phương thì thắng cuộc. Các hình thức hát giao duyên, đối đáp nam nữ như: hát trống quân, hát chèo, hát quan họ... cũng là hình thức biểu hiện của tín ngưỡng phồn thực.
“Tín ngưỡng thờ cúng tổ tiên vốn xưa nay vẫn là nét đẹp trong trạng thái tâm lí của người Việt Nam, vẫn là đạo lí của người Việt Nam. Bởi con chim có tổ, con người có tông. Thờ cúng các tiền nhân đi trước là cách để người ta bày tỏ lòng biết ơn của mình” [6; 471]. Các nhân vật được phụng thờ trong lễ hội đền Phù Ủng là những nhân vật lịch sử có công với nước với dân. Ngoài Phạm Ngũ Lão - nhân vật phụng thờ chính, công chúa Tĩnh Huệ; trong cụm di tích đền Phù Ủng còn thờ Phạm Tiên Công (ở lăng - thân sinh ra tướng quân Phạm Ngũ Lão), Mẫu (là mẹ nuôi có công nuôi dưỡng Phạm Ngũ Lão khi ông mồ côi bố mẹ từ thưở hàn vi. Đến khi Phạm Ngũ Lão làm tướng triều Trần, đánh đâu thắng đó, khiến giặc Nguyên rất kinh hãi và căm tức. Chúng nghĩ kế thâm độc, bắt bà cùng một số dân làng đem lên ải Chi Lăng, chúng dụ dỗ ép bà gọi con ra hàng. Để con khỏi nao núng làm tròn bổn phận trai thời loạn, bà đã thắt cổ tự tử, tỏ rõ khí tiết của người mẹ. Bà được vua Trần phong tặng 4 chữ: “Nghiêm ứng Thánh mẫu” và dân làng lập đền thờ, gọi là đền Mẫu. Theo sự lệ, dân làng cúng vào ngày mồng 3 tháng 6 âm lịch, ngày bà tuẫn tiết.
Còn đối với mẹ đẻ Phạm Ngũ Lão, do không rõ lai lịch vẫn được giỗ vào ngày mồng 3 tháng chạp. Và nhân vật Vũ Hồng Lượng - người có công tu sửa ngôi đền và đặt sự lệ cho dân làng noi theo bốn mùa hương khói nhà đền. Đây là một nét văn hóa của dân tộc đã được dân làng Phù Ủng trân trọng giữ gìn và phát huy từ đời này qua đời khác.
Tín ngưỡng thờ Mẫu cũng xuất hiện trong lễ hội đền Phù Ủng. Trong khu di tích đền Phù Ủng có phủ điện thờ Mẫu (Tam Phủ). Bên cạnh đó lại có chùa thờ Phật, người dân đến với lễ hội đền Phù Ủng không chỉ để thờ thần mà còn thờ Mẫu, thờ Phật. Khi kiệu công chúa Tĩnh Huệ vừa được khiêng ra cổng Tam quan phải quay lại vái Phật 3 lạy rồi mới được rước ra đền chính.
Ngoài ra, trong lễ hội đền Phù Ủng còn có sự đan xen của tín ngưỡng đạo tứ phủ ở Việt Nam. Đạo tứ phủ có nguồn gốc từ đạo giáo ở Trung Quốc thâm nhập vào Việt Nam từ khoảng cuối thế kỷ thứ 2. Có hai phái nội tu và ngoại dưỡng. Nếu đạo giáo thần tiên với phép luyện đan, tu tiên, biến hóa... ảnh hưởng đến tầng lớp trí thức trong xã hội thì đạo giáo phù thủy lại tìm thấy rất nhiều điểm tương đồng với tín ngưỡng ma thuật của người dân Việt nên nhanh chóng ăn sâu vào tâm linh người Việt một cách dễ dàng. Trước đó người Việt thời Hùng Vương đã từng sùng bái ma thuật, phù phép. Họ tin rằng những lá bùa, những câu thần chú có thể chữa bệnh tật và trị được tà ma... Việc dân gian thờ Đức Thánh Trần (Trần Hưng Đạo) và các thuộc hạ của ngài trong đó có Phạm Ngũ Lão - Đức Thánh Phạm gắn với tín ngưỡng Đạo giáo. Cụ thể là Tín ngưỡng thờ Tứ phủ bên cạnh các nữ thần Mây, Mưa, Sấm, Chớp... ở Việt Nam là một sự dung hòa các tín ngưỡng trong tâm thức người Việt.
Truyền thuyết Phạm Ngũ Lão lưu truyền khi sống vị tướng tài ba Phạm Ngũ Lão cùng quân dân nhà Trần chém đầu giặc Bá Linh, dạy dân trồng thuốc để chữa bệnh cứu người... "Sau khi Linh chết, hóa thành hồn Phạm Nhan. Mỗi
khi sản phụ bị hoạn nạn cầu đảo ở đền, vương liền đánh bắt hắn hàng phục và đuổi đi” [18; 491]. Sau khi qua đời, ngài vẫn thường hiển linh phù hộ nhân dân
đền, cầu mưa đảo hạn giúp nước an dân... Cho nên, trong đạo thờ Tứ Phủ, ngài có mặt trong phủ Trần triều (một phủ thuần túy mang tính Nhân thần) và được nhân dân tôn làm Đức Thánh Phạm.
Ngoài những đền thờ riêng gắn với tín ngưỡng dân gian thờ cúng những người anh hùng dân tộc có công chống giặc ngoại xâm thì Đức Thánh Phạm còn được phối thờ dưới trướng Hưng Đạo Vương Trần Quốc Tuấn với những đền, điện, phủ... có ban thờ Quan Trần triều. Đứng đầu là Đức Thánh Trần đến vợ, các con trai con gái ngài rồi đến con rể (Phạm Ngũ Lão) trong đạo tứ phủ, phủ Trần triều. Trong tâm thức dân gian, gia đình nào có nạn (bệnh tật, làm ăn khó khăn, vô tử vô tôn...) thường đến những đền thờ Hưng Đạo Vương và Phạm Ngũ Lão (Đức Thánh Trần, Đức Thánh Phạm) để làm lễ hầu đồng và nhờ những chủ nhang (chủ đền nào đấy) khấn cho.
Trong lễ hội đền Phù Ủng, có một điều khó giải thích là khách thập phương chen nhau chui qua gầm kiệu để mong thực hiện được những điều họ mong muốn... Trong đạo Tứ phủ, phủ Trần triều, Phạm Ngũ Lão trở thành một vị Thánh trong tâm linh sâu thẳm của người dân luôn ban những điều may mắn, tốt lành cho họ.